zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2020-60-7-468-473zurniimtpe-2492Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОценка объемной активности радиоактивных отходов по поверхностной и удельной α-загрязненности методом переносной γ-спектрометрииAssessment of the volume activity of α-radioactive wastes on surface and specific contamination by portable γ-spectrometry methodhttps://orcid.org/0000-0002-5709-0858КоренковИ. П.KorenkovI. P.

Игорь Петрович Коренков, гл. науч. сотр., д-р биол. наук, проф.

ул. Живописная, 46, Москва, 123182

Igor P. Korenkov, chief researcher, Dr. of Sci. (Biol.), Professor

46, Zhivopisnaya str., Moscow

korenkovip@yandex.ruЕрмаковА. И.ErmakovA. I.

Каширское ш., 33/18 Москва, 115409

Alexandr I. Ermakov

33/18, Kashirskoye highway, Moscow

МайзикА. Б.MayzikA. B.

ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

Alelsey B. Mayzik

5a, Rogova str., Moscow

https://orcid.org/0000-0002-6682-1261ЛащеноваТ. Н.LaschenovaT. N.

ул. Живописная, 46, Москва, 123182ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

Tatyana N. Laschenova

46, Zhivopisnaya str., Moscow6, Miklukho-Maklaya str., Moscow, 117198 

КлочковВ. Н.KlochkovV. N.

ул. Живописная, 46, Москва, 123182

Vladimir N. Klochkov

46, Zhivopisnaya str., Moscow

БушмановА. Ю.BushmanovA. Yu.

ул. Живописная, 46, Москва, 123182

Andrey Yu. Bushmanov

46, Zhivopisnaya str., Moscow

ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна»РоссияA.I. Bunasyan Federal Medical Biophysical CenterRussian FederationФедеральный центр ядерной и радиационной безопасностиРоссияFederal Center for Nuclear and Radiation SafetyRussian FederationАкционерное общество «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара»РоссияSC «A.A. Bochvar High-tech Research Institute of Inorganic Materials»Russian FederationФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна»; ФГАОУ «Российский институт дружбы народов»РоссияA.I. Bunasyan Federal Medical Biophysical Center; Peoples’ Friendship Institute of RussiaRussian Federation20200208202007468473Copyright © Коренков И.П., Ермаков А.И., Майзик А.Б., Лащенова Т.Н., Клочков В.Н., Бушманов А.Ю., 20202020Коренков И.П., Ермаков А.И., Майзик А.Б., Лащенова Т.Н., Клочков В.Н., Бушманов А.Ю.Korenkov I.P., Ermakov A.I., Mayzik A.B., Laschenova T.N., Klochkov V.N., Bushmanov A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/2492

Цель исследования — оценка объемной активности радиоактивных отходов (РАО) по поверхностной и удельной альфа загрязненности методом переносной γ-спектрометрии.

Материалы и методы

Материалы и методы. Рассмотрены методы оперативной оценки содержания α-излучающих радионуклидов в твердых отходах различной морфологии с помощью γ-спектрометров на основе германиевых детекторов. Представлены расчетные методы определения эффективности регистрации радионуклидов.

Результаты

Результаты. Показана возможность использования переносной γ-спектрометрии для оценки поверхностной и удельной активности различных материалов, загрязненных α-излучателями (232Th, 235U, 238U, 237Np, 239Pu, 240Pu и 241Am). Приведены расчетные значения эффективности регистрации низкоэнергетических γ-излучателей, полученные с помощью моделирования пространственно-энергетических параметров детектора.Для упрощения решения этой задачи в программе расчета были использованы 20 типовых шаблонов различной геометрии (прямоугольные, цилиндрические, конические, сферические и т. д.). Исследованы основные источники погрешности при обследовании загрязненных поверхностей, крупногабаритного оборудования и строительных конструкций.

Выводы

Выводы. Исследованы возможности переносной γ-спектрометрии для оценки объемов РАО по поверхностной плотности загрязнения материалов радионуклидами урана и трансурановых элементов. При использовании γ-спектрометра с детектором из особо чистого германия с расширенным в низкоэнергетической области диапазоном регистрации γ-квантов, такие радионуклиды, как 232Th, 235U, 238U, 237Np, 241Am определяли по собственному излучению или по излучению дочерних продуктов. «Проблемным» элементом является плутоний, для экспресс-оценки которого предложено, в соответствии с методологией радионуклидного вектора, использовать 241Am, накапливающийся при β-распаде 241Pu.По расчетам, наиболее вероятное значение отношения активностей 239Pu/241Am для объекта, на котором проводились работы, (масштабирующий коэффициент) варьирует в интервале от 5,0 до 9,0.На основании результатов выполненных расчетов и экспериментальных исследований получены параметры эффективности регистрации различных α-излучающих радионуклидов переносными γ-спектрометрами. Установлено, что для германиевых детекторов с абсолютной эффективностью регистрации точечного источника 7÷15% она составляет n∙10–5÷n∙10–4%.

The aim of the study is to evaluate the volume activity of radioactive waste (RW) by surface and specific alpha contamination using portable gamma-spectrometry.

Materials and methods

Materials and methods. Methods of rapid assessment of the content of α-emitting radionuclides in solid waste of various morphologies using gamma-spectrometers based on germanium detectors are considered. Computational methods for determining the effectiveness of radionuclide registration are presented.

Results

Results. The possibility of using portable gamma-ray spectrometry to assess the surface and specific activity of various materials contaminated with α-emitters (232Th, 235U, 238U, 237Np, 239Pu, 240Pu and 241Am) is shown. The calculated values of the registration efficiency of low-energy gamma-emitters obtained by modeling the spatial-energy parameters of the detector are given.To simplify the solution of this problem, the calculation program used 20 standard templates of various geometries (rectangular, cylindrical, conical, spherical, etc.). The main sources of error in the survey of contaminated surfaces, largesized equipment and building structures were investigated.

Conclusions

Conclusions. The possibilities of portable γ-spectrometry for estimating the volume of RW based on the surface density of contamination of materials with radionuclides of uranium and transuranic elements are investigated. When using γ-spectrometer with a high-purity germanium detector with a range of γ-quanta extended in the low-energy region, radionuclides such as 232Th, 235U,238U, 237Np, 241Am were determined by their own radiation or by the radiation of their daughter products.The “problem” element is plutonium, for rapid evaluation of which it is proposed, in accordance with the radionuclide vector methodology, to use 241Am, which accumulates during the β-decay of 241Pu.According to calculations, the most likely value of the activity ratio 239Pu/241Am for the object where the work was performed (scaling factor) varies in the range from 5.0 to 9.0.Based on the results of calculations and experimental studies, the parameters of the efficiency of registration of various α-emitting radionuclides by portable γ-spectrometers. It has been found that for germanium detectors with an absolute efficiency of registering a point source of 7÷15%, it is n×10–5÷n×10–4%.

α-излучающий радионуклидрадиационное обследованиеγ-спектрометрияобъем радиоактивных отходовповерхностное и удельное альфа-активное загрязнениеα-emitting radionuclideradiation surveyγ-spectrometryradioactive wastesurface and specific contaminationReferencesБылкин Б.К., Енгатов И.А. Вывод из эксплуатации реакторных ядерных установок. М., РНЦ «Курчатовский институт»; 2018.Bylkin B.K., Engatov I.A. Decommissioning of nuclear reactor systems. Moscow, National Research Center “Kurchatov Institute”; 2018 (in Russian).Агапов А.М., Абрамов А.А., Дьяков С.В. и соавт. Проблема ядерного наследия и пути их решения. М., 2010, том. 1.Agapov A.N, Abramov A.A., Dyakov S.V. et al. Problems related to nuclear legacy and their solutions. Moscow; 2010, vol. 1. (in Russian).Коренков И.П., Шандала Н.К., Лащенова Т.Н., Соболев А.И. Защита окружающей среды при эксплуатации и выводе из эксплуатации радиационно опасных объектов. М., Бином; 2014.Korenkov I.P., Shandala N.K., Laschenova T.N., Sobolev A.I. Environmental protection at operation and decommissioning of radiationhazardous facilities. Moscow, Binom; 2014 (in Russian).Коренков И.П., Лащенова Т.Н., Шандала Н.К. Алгоритм принятия решений при выводе из эксплуатации радиационно опасных объектов. Гигиена и санитария. 2010; 6: 55–61.Korenkov I.P., Laschenova T.N., Shandala N.K. Decision-making behavior at decommissioning of radiation-hazardous facilities. Gigiena i sanitariya. 2010; 6: 55–61. (in Russian).Лучшие зарубежные практики вывода из эксплуатации и реабилитации территорий. Том 1 под общей редакцией И.И. Линге и А.А. Абрамова. М. изд. ИБРАЭ; 2017.Best foreign practices of site decommissioning and remediation. Volumes 1. Ed.: Linge I.I. and Abramov A.A. IBRAE; 2017 (in Russian).Лучшие зарубежные практики вывода из эксплуатации и реабилитации территорий. Том 2 под общей редакцией И.И. Линге и А.А. Абрамова. М. изд. ИБРАЭ; 2017.Best foreign practices of site decommissioning and remediation. Volumes 2. Ed.: Linge I.I. and Abramov A.A. IBRAE; 2017 (in Russian).Абрамов А.А. Итоги реализации ФЦП ЯРБ и задачи на будущее. 15-я юбилейная Российская научная конференция. М., ИБРАЭ; 2015: 15–21.Abramov А.А. Final results of implementation of the NRB FTP and challenges for the future. The 15 th anniversary Russian scientific conference. Moscow, IBRAE; 2015: 15–21 (in Russian).Майзик А.Б., Кузнецов А.Ю., Цовьянов А.Г. и соавт. Организационно-методические подходы при выводе из эксплуатации радиационно опасных объектов. АНРИ. 2017; 1(88): 55–62.Mayzik A.B., Kuznetsov A.Yu., Tsovyanov A.G. et al. Organizational and methodical approaches to decommissioning of radiation-hazardous facilities. ANRI. 2017; 1(88): 55–62 (in Russian).ИСО 21238–2007 Ядерная энергия. Технология ядерного топлива. Метод с применением масштабного коэффициента для определения радиоактивности пакетов радиоактивных отходов низкого и среднего уровня, полученных на ядерных электростанциях.ISO 21238:2007. Nuclear energy — Nuclear fuel technology — Scaling factor method to determine the radioactivity of low- and intermediate-level radioactive waste packages generated at nuclear power plants.IAEA Nuclear Energy Series NW-T–1.18. Determination and use of scaling factors for waste characterization in NPP. IAEA, Vienna, Austria, 2009.IAEA Nuclear Energy Series NW-T–1.18. Determination and use of scaling factors for waste characterization in NPP. IAEA, Vienna, Austria; 2009.Руководство по безопасности при использовании атомной энергии «Рекомендации по применению метода радионуклидных соотношений для определения содержания сложнодетектируемых радионуклидов в радиоактивных отходах предприятий ядерного топливного цикла» (РБ–154–19). Утверждено Приказом Ростехнадзора от 04.04.2019 № 137.Guidance for safety in the use of nuclear power. Guidelines on using of the radionuclide relations method for determination of the content of hard detectable radionuclides in radioactive wastes of nuclear fuel cycle facilities (RB–154–19). Approved by Rostekhnadzor order No. 137 of 04.04.2019Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Изд. 2-е. М.: Физматлит, 2003; Т. 1. ISBN 5-9221-0323-7.Prudnikov A.P., Brychkov Yu.A., Marichev O.I. Integrals and series. 2 nd edition. Moscow, Fizmatlit, 2003, vol. 1, ISBN 5-9221-0323-7.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.