ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОЧВЫ И ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ 134Cs И 137Cs ПО ПРОФИЛЮ ПРИ in situ Измерениях

Проведение периодического радиационного мониторинга почв на сегодняшний день является одной из приоритетных задач для обеспечения радиационной безопасности не только в Беларуси, пострадавшей от Чернобыльской катастрофы, но и в Японии, территории которой подверглись радиоактивному загрязнению в результате аварии на АЭС Фукусима. Цель настоящей работы заключалась в проверке возможности применения разработанных на основе упрощенной («равномерной») модели алгоритмов определения активности и толщины загрязненного слоя в условиях радиометрии почвенного покрова с вариативными параметрами плотности и распределения радиоцезия по глубине.

Использование портативных in situ спектрометров позволяет оперативно оценить удельную активность контролируемых радионуклидов и плотность загрязнения почвы прямо на месте измерения и с необходимой точностью. Основная информация об источнике гамма-излучения (присутствующие радионуклиды, эффективный радиус участка и толщина загрязненного слоя) может быть получена непосредственно по результатам измерения аппаратурного спектра в сравнении с теоретическими (калибровочными) спектрами. Теоретические спектры рассчитывают путем имитационного моделирования процесса in situ измерений активности радионуклидов 134Cs и 137Cs, равномерно распределенных в однородной почвенной среде постоянной плотности. На практике следует учитывать приблизительность принятой модели измерений в отношении реального профиля заглубления радиоактивных загрязнений и изменчивости плотности исследуемых почв.

Анализ влияния радиальных зон цилиндрического источника на интегральную скорость счета спектрометра показал, что основной вклад вносят радиальные зоны в радиусе до 40 см от центра устройства детектирования при расположении его на поверхности почвы вне зависимости от толщины загрязненного слоя. Небольшая по площади зона влияния облегчает выбор контролируемых участков земли с достаточно плоской поверхностью, что желательно при обследовании территорий, особенно со сложным рельефом.

1. [On priority directions of scientific research of the Republic of Belarus for 2016–2020: Resolution of the Council of Ministers of the Republic of Belarus, March 12, 2015, no. 190]. Natsional'nyi reestr pravovykh aktov Respubliki Belarus [National Register of Legal Acts of the Republic of Belarus], 2015, no. 5/40254 (in Russian).

2. Izrael Y.A., Bogdevich I.M. Atlas sovremennykh i prognoznykh aspektov posledstvii avarii na Chernobyl'skoi AES na postradavshikh territoriyakh Rossii i Belarusi [Atlas of modern and predictive aspects of the consequences of the Chernobyl accident in the affected territories of Russia and Belarus]. Moscow–Minsk, Fund «Infosfera» – NIA Nature, 2009, 140 p. (in Russian).

3. Drovnikov V.V. Egorov M.V., Egorov N.Y., Zhivun V.M., Kadushkin A.V., Kovalenko V.V., Mamatov A.P. [In situ scintillation gamma spectrometry with fundamentally new capabilities. Some results of studies of the content of natural radionuclides in the ground]. ANRI, 2011, no. 1, pp. 56–64 (in Russian).

4. Tyler A.N. Monitoring anthropogenic radioactivity in salt march environments though in situ gamma-ray spectrometry. Journal of Environmental Radioactivity, 1999, no. 45, pp. 235–252. doi: 10.1016/S0265-931X(98)00110-6

5. Korun M. Likar A., Lipoglavsek M., Martincic R., Pucelj B. In situ measurement of Cs distribution in the soil. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B, 1994, vol. 93, no. 4, pp. 485–491. doi: 10.1016/0168-583X(94)95638-3

6. Zombori P., Andrasi A., Nemeth I. A new method of determing radionuclide distribution in soil by in situ gamma-spectrometry. Hungarian Academy of Science, Central Research Institute for Physics, Institute for Atomic Research, Budapest, 1992, 35 p.

7. Zhukouski A., Mogi K., Kutsen S. [In situ measurement of soil radioactivity]. Vesti NAN Belarusi, Fiziko-tekhnicheskaya seriya [Proceeding of the National academy of sciences of Belarus, physico-technical series], 2016, no. 3, pp. 105–110 (in Russian).

8. Drovnikov V.V., Egorov M.V., Egorov N.Y., Zhivun V.M., Kadushkin A.V., Kovalenko V.V., Mamatov A.P. [A new method for determining the activity of gamma-ray sources behind a layer of an absorber with a priori unknown properties by the G-factor method]. ANRI, 2010, no. 3, pp. 9–15 (in Russian).

9. Mishra S. Sahoo S.K., Bossew P., Sorimachi A., Tokonami S. Vertical migration of radio-caesium derived from the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident in undisturbed soils of grassland and forest. Journal of Geochemical Exploration, 2016, no. 169, pp. 163–186. doi: 10.1016/j.gexplo.2016.07.023

10. Matsuda N. Mikami S., Shimoura S., Takahashi J., Nakanu M., Shimada K., Uno K., Hagiwara S., Saito K. Depth profiles of radioactive cesium in soil using a scraper plate over a wide area surrounding the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant Japan. Journal of Environmental Radioactivity, 2015, no. 139, pp. 427–434. doi: 10.1016/j.jenvrad.2014.10.001

11. Onda Yu., Kato H., Hoshi M., Takahashi Y., Nqueyn ML. Soil sampling and analytical strategies for mapping fallout in nuclear emergencies based on the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. Journal of Environmental Radioactivity, 2015, no. 139, pp. 300–307. doi: 10.1016/j.jenvrad.2014.06.002

12. Briestmeister J.F. Ed. MCNPA general MonteCarlo N-particle transport code, Version 4A. Report LA12625-M, Los Alamos. NM, Los Alamos National Laboratory, 1994, 736 p.

13. ISO 18589-7. Measurement of radioactivity in the environment – Soil – Part 7: In situ measurement of gamma-emitting radionuclides, 2013, 54 p.

14. Zhukouski A. Kutsen S., Khrutchinsky A., Tolkachev A., Guzov V., Kojemiakin V., Chudakov V. [Evaluation of the area of influence of the contaminated soil region in solving the problems of radiation monitoring by in situ]. Devices and Methods of Measurements, 2014, no. 1 (8), pp. 119–124 (in Russian).

15. Ageyets V.Y. [Migration of radionuclides in the soils of Belarus]. Vesti NAN Belarusi, Seriya agrarnykh nauk [Proceeding of the National academy of scienc-es of Belarus, agrarian series], 2002, no. 1, pp. 61–65 (in Russian).

16. Appleby L.J., Dewell L., Mishara Yu.K. [The ways of migration of artificial radionuclides in the Environment. Radioecology after Chernobyl]. In F. Warner and Harrison (eds.). Moscow, Mir Publ., 1999, 512 p. (in Russian).

17. Silantiyev A.N., Shkuratov N.G., Bobovnikova Ts.I. [Vertical migration of radionuclides in the soil that fell as a result of the accident at the Chernobyl nuclear power plant]. Atomnaya energiya [Atomic energy], 1989, vol. 66, no. 3, pp. 194–197 (in Russian).

18. Ivanov Y.A. Lewyckyj N., Levchuk S.E., Prister B.S., Firsakova S.K., Arkhipov N.P., Arkhipov A.N., Kruglov S.V., Alexakhin R.M., Sandalls J., Askbrant S. Migration of 137Cs and 90Sr from Chernobyl fallout in Ukrainian, Belarus and Russian soils. Journal of Environmental Radioactivity, 1997, vol. 35, no. 1, pp. 1–21. doi: 10.1016/S0265-931X(96)00036-7

19. Bogdevich, I.M. Tarasiuk S.V., Novikova I.I., Dovnar V.A., Karpovich I.N., Tretyakov E.S. [Vertical migration of radionuclides 137Cs and 90Sr in soils of reserve lands and their availability by plants]. Vesti NAN Belarusi, Seriya agrarnykh nauk [Proceeding of the National academy of sciences of Belarus, agrarian series], 2013, no. 3, pp. 58–70 (in Russian).