Аэрогамма-спектрометрические исследования
радиационной обстановки на Европейской территории СССР
в 1986 году
при ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС.

Оперативные исследования радиационной обстановки, сложившейся на Европейской территории СССР в 1986 году в результате аварии на ЧАЭС были выполнены совместно сотрудниками Московского инженерно-физическим института (государственного университета) и Министерства обороны СССР в период с 28 апреля по 26 сентября 1986 г.

Целью проводившихся исследований являлось определение характеристик радионуклидного загрязнения Европейской территории СССР (ЕТС), образовавшегося в результате выпадения продуктов аварии из атмосферы на подстилающую поверхность.
Корректная оценка дозовых нагрузок на население и радиоэкологических последствий аварии, а также эффективное планирование профилактических и защитных мероприятий подразумевает учет всех радионуклидов, инжектированных в окружающую среду. Поэтому особое внимание уделялось определению характеристик поля загрязнения для максимально возможного набора радионуклидов.
В результате проведенных исследований были определены следующие характеристики полей выпадений: радионуклидный состав, активность отдельных нуклидов, пространственное распределение для достаточно широкого набора нуклидов. Это стало возможным благодаря примененным методам дистанционной гамма-спектрометрии (аэрогамма-спектрометрии)с высоким энергетическим разрешением.
В общем случае суть метода аэрогамма-спектрометрии состоит в измерении энергетического распределения (или спектра) гамма-излучения во время полета с последующим определением характеристик источника излучения в соответствии с принятой моделью. Для определения пространственного распределения радиоактивного загрязнения такие измерения выполняют, повторяя последовательные измерения спектра при облете обследуемой территории. При этом каждый индивидуальный измеренный спектр оказывается привязанным к определенной пространственной области. Если известно, что T_i и T_f - начальное и конечное время индивидуального измерения, то длина этой области равна L=t·V, где t=T_i-T_f и V - скорость летательного аппарата. Параметр L определяет пространственное разрешение метода аэрогамма-спектрометрии. При заданных технических характеристиках спектрометра и минимальной безопасной скорости полета единственным возможным путем к улучшению пространственного разрешения является уменьшение времени измерения. При этом его следует оставлять достаточно большим для получения статистически обусловленных спектров.
Радиационная обстановка на ЕТС летом 1986 года характеризовалась достаточно сложным радионуклидным составом, который варьировался к тому же от региона к региону. Поэтому определение поверхностных активностей для отдельных радионуклидов с использованием спектрометра на основе сцинтилляционных детекторов не представлялось возможным из-за недостаточного энергетического разрешения. Поставленная задача была решена использованием аэрогамма-спектрометра с двумя типами блоков регистрации: Ge детектора с высоким энергетическим разрешением и сцинтилляционным блоком регистрации с большой эффективностью. Применяя совместную обработку спектрометрических данных от двух типов блоков регистрации, мы смогли получить значения поверхностной активности отдельных радионуклидов (по данным Ge детектора) и хорошее пространственное разрешение (по данным сцинтилляторов). При реализации этого подхода время накопления спектра t составляло от 30 секунд до 10 минут для спектров Ge детектора и от 2 до 30 секунд для спектров NaI сцинтиллятора в зависимости от степени загрязнения обследуемой территории. Эти спектры, в свою очередь, были получены последовательным суммированием исходных спектров, полученных с фиксированным временем измерения, установленным достаточно малым. Суммирование проводилось по критерию достижения достаточной статистики для определения содержания конкретного нуклида, поэтому окончательное значение t могло быть различным для разных радионуклидов.

Для выполнения поставленных задач на борту самолета
радиационной разведки МО СССР Ан-24РР был установлен разработанный
в МИФИ аэрогамма-спектрометр со следующими техническими характеристиками.

Структурная схема аэрогамма-спектрометра

Полеты проводились нерегулярным галсированием на высоте 200 м на скорости полета 360 км/ч. Расчеты плотности поверхностной активности S(E) проводились с использованием модели бесконечного плоского тонкого источника на постоянном расстоянии H от детектора. Для каждой точки (представляющей центр некой элементарной области, соответствующей времени измерения) величина S(E) для рассматриваемого радионуклида определялась по формуле

где:

I_fap(E) - скорость счета в пике полного поглощения, соответствующего энергии Е;

n_g(E) - квантовый выход;

s(E) - чувствительность Ge(Li) детектора в пике полного поглощения;

F(E,H) - функция, описывающая перенос излучение от поверхностного источника к коллимированному детектору.

Для нуклидов с несколькими спектральными линиями по методу наименьших квадратов определялось среднее значение S

К началу августа 1986 года были выявлены регионы ЕТС со значимым загрязнением и построены соответствующие карты пространственного распределения плотности поверхностной активности радионуклидов ¹³¹I, ¹³²Te, ⁹⁵Zr+⁹⁵Nb, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁰Ba+¹⁴⁰La, ¹⁴¹Ce, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs. Величины плотности поверхностной активности рассчитаны на 20 мая 1986 года. Отсутствие тоновой заливки на рисунках означает недостаточность информации для восстановления пространственного распределения в данном районе. Подчеркнем, что для выполнения этих работ потребовалось всего 3 месяца, что подтверждает эффективность использованной методики.

Нажмите на картинку для просмотра в увеличенном размере
Распределение 95Zr+95Nb (21 kB)	Распределение 103Ru (21 kB)	Распределение 134Cs (24 kB)	Распределение 141Ce (36 kB)
Вернуться на главную страницу...