Оценка объемной активности радиоактивных отходов по поверхностной и удельной α-загрязненности методом переносной γ-спектрометрии

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

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. 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. 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%.

1. Былкин Б.К., Енгатов И.А. Вывод из эксплуатации реакторных ядерных установок. М., РНЦ «Курчатовский институт»; 2018.

2. Агапов А.М., Абрамов А.А., Дьяков С.В. и соавт. Проблема ядерного наследия и пути их решения. М., 2010, том. 1.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Абрамов А.А. Итоги реализации ФЦП ЯРБ и задачи на будущее. 15-я юбилейная Российская научная конференция. М., ИБРАЭ; 2015: 15–21.

8. 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.

9. 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.

10. IAEA Nuclear Energy Series NW-T–1.18. Determination and use of scaling factors for waste characterization in NPP. IAEA, Vienna, Austria, 2009.

11. 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.

12. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Изд. 2-е. М.: Физматлит, 2003; Т. 1. ISBN 5-9221-0323-7.