Способ определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу

 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения уровня радиоактивности воздушных масс, отводимых из помещений, содержащих ядерные установки, в атмосферу. Способ определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу заключается в установлении зависимости между расходом воздуха, отводимого в атмосферу и уровнем его радиоактивности, последующем зондировании радиолокационным сигналом зоны выброса этого воздуха в атмосферу, принятии отраженного сигнала, определении эффективной площади рассеяния выбрасываемого потока воздуха, по величине которой определяют расход воздуха в потоке, отводимом из атомного объекта, и определении по предварительно установленной зависимости уровня радиоактивности в потоке воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения уровня радиоактивности воздушных масс, отводимых из помещений, содержащих ядерные установки, в атмосферу.

Известны способы определения уровня радиоактивности в атмосфере, основанные на прохождении воздушной массы, содержащей радионуклиды, через колонки, содержащие контактные датчики радиоактивности, см. например, проспект фирмы "Siemens", в котором описана технология контроля радиоактивных инцидентов (Radioactiv Jncident Monitoring Network-RIMNET), копия прилагается.

Подобная технология имеет существенный недостаток, состоящий в том, что она обеспечивает контроль только прилегающего к поверхности земли слоя воздуха. В результате фиксируется, практически, только факт выпадения радиоактивных веществ на землю, что не дает возможности заблаговременно принять меры защиты.

Известны способы определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, путем установления зависимости между параметрами этого потока и уровнем радиоактивности в нем, см. например, патент ГДР N 259927, кл. G 01 T 1/00 (Изобретение стран мира, 1989, вып. 110, N 5, с.1. ( Согласно этому способу, принимаемому нами за прототип настоящего изобретения, определяют концентрацию газообразных выбросов посредством прямого дозиметрического контроля потоков воздуха, отводимого через трубу из помещения, в котором расположены ядерные установки. На внутренней поверхности трубы в верхней ее части измеряют мощность дозы облучения P_γ и вычисляют активность A_i, а также геометрические факторы K_i, которые определяют связь между измеренной мощностью дозы облучения и соответствующей ей концентрацией радиоактивных веществ, содержащихся в газообразных выбросах.

Такой способ позволяет заблаговременно установить факт выброса в атмосферу радионуклидов и, с некоторым приближением, их концентрацию. При превышении допустимого уровня имеется возможность оповестить население и принять меры защиты от радиации.

Однако этот способ требует размещения аппаратуры в труднодоступном для монтажа и эксплуатации месте. Следует отметить, что труба, по которой воздух отводится в атмосферу, сама по себе является источником интенсивного ядерного излучения, и работы в непосредственной близости от нее могут вызвать опасное облучение персонала.

Другим весьма серьезным недостатком способа-прототипа является то обстоятельство, что он не обеспечивает возможность объективного контроля газообразных радиоактивных выбросов. Это обусловлено тем, что информация получается на территории контролируемого объекта и, по существу, полностью зависит от его персонала.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого способа определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, который исключил бы необходимость монтажа и эксплуатации оборудования в труднодоступном и опасном месте, а также обеспечил бы объективность получаемой информации.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе определения уровня радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, путем установления зависимости между параметрами этого потока и уровнем радиоактивности в нем, указанную зависимость устанавливают между уровнем радиоактивности в потоке воздуха и расходом воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, затем зондируют радиолокационным сигналом зону выброса этого воздуха в атмосферу, принимают отраженный сигнал, определяют эффективную площадь рассечения выбрасываемого потока воздуха, по ее величине определяют расход воздуха в потоке, отводимом из атомного объекта в атмосферу и, соответственно предварительно установленной зависимости, определяют уровень его радиоактивности.

Заявителю не известны какие-либо источники информации, которые содержали бы сведения о техническом решении, адекватном совокупности признаков, являющихся отличительным для данного изобретения. Их реализация обуславливает принципиально новые свойства (первичный технический эффект) предложенного технического решения: исключается необходимость контактных измерений с применением дозиметров, обеспечивается возможность дистанционного независимого контроля ядерных объектов при оперативной фиксации всего поля выброса радионуклидов и слежения за его развитием при полной безопасности персонала, осуществляющего наблюдения. Указанные обстоятельства обусловливают, по нашему мнению, соответствие предложенного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема, иллюстрирующая реализацию предложенного способа.

Для определения уровня радиоактивности в потоке 1 воздуха, отводимого из атомного объекта 2 в атмосферу, устанавливают зависимость между расходом этого воздуха и уровнем его радиоактивности. Как известно, принудительное вентилирование является обязательным элементом технологического процесса на всех атомных объектах. Интенсивность вентиляции и, соответственно, расход выбрасываемого в атмосферу воздуха, необходимый для безопасного уровня радиации внутри атомного объекта, прямо связан с концентрацией радионуклидов в помещениях объекта, в том числе тех, где расположены ядерные установки, см. Гусев Н.Г. Защита от ионизирующих излучений, М. 1990, т.1, с. 257. Этот безопасный уровень устанавливается требованиями международных норм и универсален для всех атомных объектов, в частности, атомных электростанций (АЭС). Таким образом зависимость между расходом воздуха, обеспечивающим вентиляцию помещения, и уровнем его радиоактивности, является вполне определенной. Ее устанавливают при контрольной инспекции объекта опытным путем или расчетным путем на основе паспортных данных объекта. Кроме того, с достаточной степенью точности можно установить эту зависимость путем сопоставления входящих в нее параметров для аналогичных доступных для наблюдения объектов. Данная зависимость характеризуется увеличением (как правило, ступенчатым) расхода воздуха при повышении уровня радиоактивности в вентилируемых помещениях. При неработающем атомном объекте все вентиляторы выключены, а при аварийной обстановке включено их максимальное количество. Различный расход воздуха, соответствующий тому или иному уровню радиации, обуславливает различную степень турбулентности в струе выброса. В свою очередь, турбулентные неоднородности приводят к пространственному и временному перераспределению значений диэлектрической проницаемости атмосферы, определяющей отражательные характеристики атмосферы в диапазоне радиоволн. После установления зависимости между расходом воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, и уровнем его радиоактивности, зону 4 выброса этого воздуха зондируют радиолокационным сигналом. Этот сигнал посылается радиолокатором 3 в зону 4. Затем посредством радиолокатора 3 принимают отраженный сигнал и определяют эффективную площадь рассеяния выбрасываемого потока воздуха.

Эффективная площадь рассеяния выбрасываемого потока воздуха однозначно связана с его турбулентностью и вызывающим ее расходом воздуха, см. В.Д.Степаненко. Радиолокация в метеорологии. Л. 1973, с. 147-149. По значениям эффективной площади рассеяния, характеризующим этот расход, определяют соответствующий ему, согласно предварительно установленной зависимости, уровень радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу. Предлагаемый способ может быть промышленно реализован с использованием известной элементной базы. Он позволяет отличить: работающий объект от неработающего, стационарный режим работы атомного объекта от переходного, аварийную ситуацию от нормальной, различные уровни концентрации радионуклидов в вентилируемом помещении атомного объекта в зависимости от степени аварии.

Способ исключает необходимость контактных измерений, его преимуществом является быстрота дистанционного (до 300 км) обнаружении аварийных ситуаций на атомных объектах, возможность оперативной фиксации всего поля выбросов радионуклидов и слежения за его развитием при полной безопасности наблюдающего персонала. Выполненные натурные эксперименты на Чернобыльской и Ленинградской АЭС показали эффективность настоящего изобретения. Вентиляционная струя четко выделяется на фоне окружающей атмосферы и надежно идентифицируется с определенным режимом работы вентиляционной системы наблюдаемых объектов.

Формула изобретения

Способ определения радиоактивности в потоке воздуха, отводимого из атомного объекта в атмосферу, путем установления зависимости между параметрами этого потока и уровнем радиоактивности в нем, отличающийся тем, что предварительно устанавливают зависимость между расходом воздуха, отводимого в атмосферу и уровнем его радиоактивности, затем зондируют радиолокационным сигналом зону выброса этого воздуха в атмосферу, принимают отраженный сигнал, определяют эффективную площадь рассеяния выбрасываемого потока воздуха, по ее величине определяют расход воздуха в потоке, отводимом из атомного объекта в атмосферу, и соответственно предварительно установленной зависимости определяют уровень его радиоактивности.

РИСУНКИ

Рисунок 1