МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе» (МГРИ) Кафедра геофизики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 по дисциплине «радиоэкология» на тему «Пути распространения естественных и искусственных радионуклидов» Студента VI курса группы ЗРФ-17 Специализация «Геофизические методы поисков и разведки МПИ» Факультет геологии и геофизики нефти и газа Валентея Виктора Дмитриевича Вариант № 3 Руководитель: _____________________ Посеренин А.И Москва, 2023г. Цель работы: изучить источники естественного и искусственного ионизирующего излучения, пути распространения радионуклидов в окружающей среде, методы прогнозирования радиологической обстановки. Выполнение работы. Задание 1. Расчет мощноси экспозиционной дозы на высоте 1 м от поверхности почвы при различной удельной активности естественных радионуклидов в почве Решение. Естественными радионуклидами, содержащимися в почве являются 40K 238 U, 232Th имеющие при удельной активности в почве 1 Бк/кг, создают мощность экспозиционной дозы в воздухе на высоте 1 м равную 0.043 мкР/ч, 0.43 мкР/ч, 0.66 мкР/ч соответственно. Тогда, мощность экспозиционной дозы Dэк будет равна Радионуклид 40 K 238 U 232 Th Таблица 1. Мощность экспозиционной дозы эк D мкР/ч 8.6 6.45 7.92 Задание 2. Расчёт для расстояний r от источника выброса (500, 1500, 5000, 15000 и 30000 м): объемной активности радионуклидов в воздухе; поверхностной активности радионуклидов в почве; дозовых показателей на различном расстоянии от источника выброса: а) эквивалентной дозы от внешнего -излучения за время существования облака; б) эквивалентной дозы от внешнего -излучения за время существования облака; в) мощности эквивалентной дозы от внешнего -излучения от поверхности почвы; г) эквивалентной дозы от внешнего -излучения от поверхности почвы за первый год после выброса. Решение Интегральная объемная активность Aν (Бк·с·м-3), для точки с координатами (x,y,z) была рассчитана по формуле : Aν = Q ▪G (1) 13 11 Q – общая величина выброса, Бк (QCs =1 ▪ 10 , QSr = 1▪10 ); G – фактор метеорологического разбавления (с·м-3) см. табл. 2 Таблица 2 фактор метеорологического разбавления . Расстояние до 1000 1500 АЭС, 2000м 5000 10000 30000 4.87E-06 2.34E-06 1.41E-06 3.08E-07 1.11E-07 2.85E-08 500 G, с·м 1.72E05 Величина плотность загрязнения почвы As (Бк·м-2), она же поверхностная активность в почве была рассчитана по формуле 2: As = Av ▪ Vg (Бк·м-2) , (2) -3 Где Vg – это скорость осаждения радионуклидов из атмосферы, принятая в работе за 0.001 м/с. Далее был произведен расчёт ряда дозовых характеристик: Внешнего облучения при нахождении внутри облака радиоактивных выбросов Dv (Зв) , отдельно по - и - излучению по формуле (3): Dv = Aν·K v (3) где Kv – дозовый коэффициент внешнего облучения при погружении в облако. Данные коэффициенты приведены в таблице 3. Таблица 3. Дозовые коэффициенты внешнего облучения при погружении в облако Дозовые коэффициенты, Kv Kv Ks 3 -1 -1 3 -1 Зв·м с ·Бк Зв·м ч ·Бк-1 90 28.2 года 9.57E-15 Sr 137 30.1 года 1.32E-14 3.82e-14 1.05e-12 Cs Мощности эквивалентной дозы в воздухе Hs (Зв· ч-1) от поверхности почвы по формуле 4: Hs = As · K sγ (Зв· ч-1 ) (4) Где значение K sγ приведено в таблице 3. Т1/2 эквивалентной дозы DS(t) (Зв) спустя год (8760 ч) после поступления радионуклида на поверхность почвы (t) по формуле 5: Ds (t) = Hs [1 − eхp(−λефф · t)λефф-1 (5) Где для радионуклида 137Cs, λефф =2.62 ·10-6 ч-1 Полученные данные были занесены в таблицу 3 Таблица3. Результаты расчетов по выполненной лабораторной работе Расстояние, м 500 1000 1500 2000 5000 10000 30000 Фактор метеоразбавления G, с· м-3 0.0000172 0.00000487 0.00000234 0.00000141 0.000000308 0.000000111 2.85E-08 Объемная активность Aν, Бк·с·м-3 Cs 1.72E+08 4.87E+07 2.34E+07 1.41E+07 3.08E+06 1.11E+06 2.85E+05 Sr Поверхностная активность в почве As, Бк·м-2 Cs Sr 1.72E+06 172000.00 1720.00 4.87E+05 48700.00 487.00 2.34E+05 23400.00 234.00 1.41E+05 14100.00 141.00 30.80 3.08E+04 3080.00 11.10 1.11E+04 1110.00 285.00 2.85 2.85E+03 Дозовые характеристики Dv,(Зв) Cs 2.27E-06 6.43E-07 3.09E-07 1.86E-07 4.07E-08 1.47E-08 3.76E-09 Sr 1.65E-08 4.66E-09 2.24E-09 1.35E-09 2.95E-10 1.06E-10 2.73E-11 Dv, (Зв),Cs 6.57E-06 1.86E-06 8.94E-07 5.39E-07 1.18E-07 4.24E-08 1.09E-08 Hs, (Зв×ч1) 1.81E-07 5.11E-08 2.46E-08 1.48E-08 3.23E-09 1.17E-09 2.99E-10 Ds(t) за 1 год, (Зв) 2.7E-07 7.8E-08 3.7E-08 2.2E-08 4.9E-09 1.8E-09 4.5E-10 (Dv+Dvg +Dext(t)) 9.13E-06 2.59E-06 1.24E-06 7.49E-07 1.64E-07 5.89E-08 1.51E-08 Выводы После проделанной работы можно утверждать, что эквивалентная доза через год после выброса радиоактивного облакаопределяется через сумму различных дозовых характеристик: эквивалентной дозой от внешнего β-излучения за время существования облака эквивалентной дозой от внешнего γ-излучения за время существования облака; мощностью эквивалентной дозы от внешнего γ-излучения от поверхности почвы; эквивалентной доза от внешнего γ-излучения от поверхности почвы за первый год после выброса. Можно убедиться, что мощность эквивалентной дозы, обусловленная естественными источниками (4Е-08 Звч-1) выше мощности эквивалентной дозы, создаваемой загрязненной почвой в 4 раза на расстоянии в 500 м. При увеличении расстояния до точки выброса падает влияние загрязненной почвы. При сравнении величины поверхностной активности по 137Cs и 90Sr с аналогичным показателем для глобальных радиоактивных выпадений 2000 и 1000 Бк·м-2, соответственно (таблица 4) Таблица 4. сравнении величины поверхностной активности С аналогичным показателем для глобальных радиоактивных выпадений Расстояние, rм 500 1000 1500 2000 5000 10000 30000 As137Cs/ As137Csвып 86 24.35 11.7 7.05 1.54 0.555 0.1425 As90Sr / As90Sr sвып 1.72 0.49 0.23 0.14 0.03 0.01 2.85 ▪10-3 Было обнаружено, что поверхностная активность превышает средние значения и быстро убывает по увеличении расстояния. Рассчитанная доза не превышает допустимую для растений (0.24 Зв*ч-1) и животных (4E-05 Зв*ч-1) Сравнивая рассчитанную дозу с допустимым уровнем хронического облучения для человека при котором необходимо введение защитных мероприятий (от 0.005 до 0.05 Зв за первый год после аварийного загрязнения), эвакуации (свыше 0.05 Зв за первый год), было обнаружено, что эвакуационные и защитные меры не требуются.