МИНИСТЕРСТВО ИНДУСТРИИ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РК
Республиканское государственное предприятие
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР РК (РГП НЯЦ РК)
Дочернее государственное предприятие
ИНСТИТУТ РАЛИАЦИОННОЙ БЕЗОАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ
(ДГП ИРБЭ РГП НЯЦ РК)
УДК 577.4:504.064:546.02.11
Ляхова Оксана Николаевна
ТРИТИЙ КАК ИНДИКАТОР МЕСТ ПРОВЕДЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТНИЙ
Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР
молодых ученых и специалистов
Национального ядерного центра Республики Казахстан
(прикладная)
Курчатов 2011
Ляхова Оксана Николаевна
Руководитель группы, ИРБЭ НЯЦ РК,
1977 г.р.
образование высшее (2000 г., Восточно-Казахстанский Государственный Университет ),
специальность – физика,
квалификация по диплому – спектрометрия,
работает с 2006 г в Отделе разработки систем мониторинга окружающей среды общий стаж работы – 11 лет.
ЛЯХОВА ОКСАНА НИКОЛАЕВНА
ТРИТИЙ КАК ИНДИКАТОР МЕСТ ПРОВЕДЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТНИЙ
Работа, представленная на конференцию - конкурс НИОКР молодых ученых и специалистов Национального ядерного центра Республики Казахстан
Дочернее государственное предприятие «Институт радиационной безопасности и экологии»
Республиканского государственного предприятия «Национальный ядерный центр Республики Казахстан» (ДГП ИРБЭ РГП НЯЦ РК).
071100, г. Курчатов, Красноармейская 2, тел. (722)51-2-34-13,
Факс (722)51-2-28-06, E_mail: Lyahova@nnc.kz
РЕФЕРАТ
Работа содержит 18 страниц, 12 рисунков, 1 таблицу, 12 источников.
Объектами исследования является атмосферный воздух в местах расположения ПЯВ – на территории горного массива Дегелен и испытательной площадки «Балапан».
В настоящее время, учитывая Международный Договор о Нераспространении ядерного оружия, быстрые темпы развития атомной промышленности, стремлением ряда стран к ядерной независимости, весьма актуальными являются работы, направленные на осуществление контроля деятельности ядерных установок, а так же идентификации мест возможного проведения ядерных испытаний.
Цель работы - проведение оценки возможности использования радионуклида тритий в качестве индикатора мест проведения подземных ядерных взрывов.
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:
Исследование уровня и характера распространения трития в воздушной среде на территории горного массива Дегелен в месте расположения штолен, а так же в месте расположения боевых скважин на территории площадки «Балапан».
На площадке «Дегелен» проведено исследование содержания трития на приустьевых участках штолен, проведено исследование характера распределения трития внутри полости штолен, а так же в зоне расположении эпицентра взрыва.
На площадке «Балапан» проведено площадное исследование уровня и характера распределения трития в воздушной среде на приустьевых участках скважин.
Методы исследования. Исследования на территории выбранных площадок осуществлялись путем проведения полевых и лабораторных работ, заключавшихся в отборе проб водяных паров воздуха и исследовании отобранных проб методом жидкосцинтилляционной спектрометрии в соответствии с гостированными методическими указаниями на поверенной лабораторной аппаратуре. Определение концентрации трития проводили по методике [1,2].
Отбор проб водяных паров воздуха проводился в соответствии со стандартными методическими рекомендациями по отбору проб объектов окружающей среды и подробно описаны в одной из предыдущих работ [3].
В ходе выполнения данной работы все поставленные задачи были решены в полном объеме, поставленная цель достигнута.
В данной работе проведена оценка уровня и характера содержания трития в воздушной среде в местах проведения подземных ядерных взрывов, представлен принципиально новый, ранее не рассматриваемый метод индикации мест проведения ядерных испытаний используя в качестве индикатора радионуклид тритий.
Личный вклад автора: непосредственное участие во всех этапах эксперимента – отбор проб воздуха, проведение измерений, обработка и анализ полученных данных, разработка методологии исследования концентрации трития в атмосферном воздухе.
СОДЕРЖАНИЕ
1 ПУТИ НАРАБОТКИ ТРИТИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРОВЕДЕНИЯ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ 6
2.3 Исследование уровня содержания трития в эпицентральной зоне ПЯВ_ 12
2.4 Исследование уровня содержания трития в воздушной среде на приустьевых участках штолен 13
3.1 Исследование уровня содержания трития в месте расположения скважин_ 16
Ядерный Договор о нераспространении ядерного оружия (NPT) является соглашением, c целью ограничения распространения ядерного оружия. 5 марта 1970 соглашение вступало в силу. В связи с настоящим Договором, вопрос о достоверной верификации мест проведения ядерных взрывов является чрезвычайно важным.
В настоящее время существует ряд различных направлений и методик, применяемых для индикации мест проведения ядерных взрывов - геологические, гидрогеологические, радиационные, в основу которых положены такие основные методы исследования как термометрия, тектоника, гамма-каротаж, исследование концентрации Xe131 (и ряда других благородных газов). Другими словами, с целью определения места проведения ядерного взрыва, проводится исследование всевозможных видимых и не видимых последствий.
В данной работе предлагается рассмотреть принципиально новый метод верификации мест проведения подземных ядерных взрывов – использование трития в качестве индикатора.
Тритий по ряду причин занимает особое место при использовании его в качестве индикатора.
Во-первых, исследования концентрации трития в воздушной среде в местах проведения подземных ядерных взрывов показали, что содержание трития в штольневом воздухе в местах расположения штолен на площадке «Дегелен» в настоящее время достигает сотен Бк/м3 [[1]].
Во-вторых, в отличие от химически инертных РБГ, тритий как изотоп водорода эффективно включается в состав атмосферного воздуха и при создании определенных условий отбора проб может быть зафиксирован даже в достаточно малых количествах порядка 1 Бк/м3.
В-третьих, тритий обладает периодом полураспада равным 12,4 года, что позволяет идентифицировать его в воздушной среде не только в момент проведения взрыва, но спустя достаточно большой промежуток времени.
В ходе проведения испытаний ядерного оружия на территории СИП сформировались локальные участки тритиевого загрязнения. В основном это касается двух испытательных площадок – «Балапан» и «Дегелен»– где было проведено более 300 ядерных испытаний в вертикальных скважинах и горизонтальных горных туннелях. Не смотря на то, что практически все испытания на исследуемой территории являлись подземными, вблизи расположения мест проведения ПЯВ зафиксированы численные значения трития в атмосферном воздухе, и это, учитывая, что с момента последнего взрыва прошло не одно десятилетие.
Тритий появляется в атмосфере двумя основными путями. Первый путь - это космогенный тритий, или природный, образующийся в атмосфере. Вторым источником поступления трития в атмосферу являются испытания ядерного оружия.
В настоящий момент существует и третий источник поступления трития в окружающую среду, которым являются предприятия атомной промышленности. Но учитывая специфические особенности Семипалатинского полигона, такой источник поступления трития в атмосферу, как работа предприятий атомной промышленности, в данной работе рассматривать не актуально.
Существует три основных реакции образования космогенного трития, которые представлены в таблице в соответствии со скоростью образования (Таблица 1).
Таблица 1
Реакции образования космогенного трития
| Реакция образования | Скорость образования, атомов/см2 *с |
| 14N + n = 3H + 12C | 0,1 – 0,2 |
| 16О + р = 3Н + 14О | 0,08 |
| 14N + р = 3H + 12N | 0,05 |
Равновесное количество трития на Земле, генерируемое космическими лучами, составляет от 3 до 10 кг. Основная часть всего образовавшегося таким путем трития (~ 93%) содержится в гидросфере и лишь 7% в атмосфере. Ввиду очень малого количества природного трития его концентрацию в объектах окружающей среды принято выражать в тритиевых единицах (ТЕ). Тритиевая единица соответствует содержанию одного атома трития на 1018 атомов протия [4]. Согласно оценкам фонового содержания трития в 1 л воды в среднем содержится 1,1·10–1 Бк трития, в 1 л воздуха – 5,7·10–4 Бк. Количество космогенного трития во внешней среде, гидросфере и атмосфере, составляет порядка 3,0-3,5 кг, что соответствует равновесно объемной активности порядка (1,11-1,30)·109 ГБк.