Винекнення і динаміка опромінення атомарнго водню у шлейфі радіоактивних викидів

Покладемо в основу нашого розгляду результати розрахунків по формуванню шлейфу радіоактивних викидів, представлені в роботі [36]. Згідно аналізу викидів підприємств ядерного циклу, що працюють за замкнутою схемою, випливає, що ізотоп ⁸⁵Kr по сумарної активності в шлейфі викидів переважає над іншими радіоактивними елементами. З цієї причини автори роботи [36] в своїх розрахунках орієнтуються на ізотоп ⁸⁵Kr. Його річний викид складає 1.6 * 10⁷ Кюрі для радіохімічного заводу продуктивністю 1500 т / рік [38]. Тоді в перерахунку на стаціонарний джерело викидів зі стандартними характеристиками (висота труби Н = 200 м, діаметр D = 2 м, швидкість викиду в атмосферу V = 10 м / с) виходить, що активність кожного кубічного метра викидів становить приблизно 6 * 10⁸ Бк.            Оскільки ⁸⁵Кr належить до числа b-активних ізотопів, то в результаті його розпаду в одному кубічному метрі викидів утворюється 6 * 10⁸ електронів в секунду з енергією 0.67 МеВ. Поширення шлейфу в атмосфері супроводжується збільшенням його об'єму внаслідок вертикальної і горизонтальної дифузії, які протікають на тлі дії вітру.

Для оцінки концентрації радіонуклідів у шлейфі в роботі [36] використовувалася модель гауссових дифузії від безперервного джерела [39], оскільки ця модель широко використовується у світовій практиці і вона покладена в основу більшості нормативних документів з обмежень забруднення повітря промисловими викидами [39]. Відповідно до цієї моделі концентрація домішок у викиді N описується формулою:

, (2.4)                                                                                          

                                                                                                        

де Q - потужність джерела; ; ; s_у = s_у (х), s_z = s_z (х) - відповідно горизонтальна і вертикальна дисперсія домішки. Значення s_y и s_z    для величин х, що лежать в інтервалі 10²< x < 10⁴ м, обчислена за формулою Брігса [39]: s_у(х) = s₀х/(1+с₂х)^1/2, s_z = a₁x^В1/(1+а₂х^В2), s₀ = =с₁(t/t₀)^0.2 (тут t - час усереднення, t₀ = 6×10²с); Н - висота джерела промислового викиду (труби); V - швидкість вітру. Значення а1, а2, в1, в2, с1, і с2 наведено в табл. 2.1.       

На рис.2.1. представлена ​​залежність висоти області максимальної кон-центрації домішки для вертикальній площині перетину шлейфа від відстані до джерела викидів при різній стратіфакціі прикордонного шару атмосфери. З рис. 2.1 видно, що оптимальною для моніторингу областю є ділянка шлейфу, що лежить на відстані від 500 м до 10 км від джерела викидів. Значний вплив на характер поширення шлейфа надають нерівності поверхні, що підстилає, зокрема, дерева, міські будови і пр. Вплив таких нерівностей можна врахувати за допомогою зміни параметра шорсткості поверхні, величина якого визначає значення s_y и s_z  у виразі (2.4).

У цьому випадку вертикальна дисперсія домішки визначалася з вираження

s_z = a₁ х(1+ a₂ х)^В2, 

а параметри а1, а2, в2, c1 і c2 наведено в табл. 2.2.

В всі розрахунки проводилися для помірно нестійкою, байдужою і помірно стійкої стратифікації (класи стійкості по Пасквіллу-Тернеру, n = 3,4,5 відповідно). Режим з n = 3 (згідно даних метеорологічних спостережень за станом прикордонного шару атмосфери [ 39]) найбільш часто реалізується в нестійкі періоди пір року: навесні, восени. З рис. 2.2 випливає, що в разі шорсткості поверхні помітно зменшення оптимального ділянки шлейфу в порівнянні з його розмірами, характерними для рівної поверхні, що підстилає. У результаті цього в разі шорсткої поверхні активному радіаційного опромінення будуть піддаватися великі обсяги атмосферного повітря.

Таким чином, на підставі проведених розрахунків [36] з урахуванням параметрів приймальної антени можна визначити найбільш зручне розміщення та напрямок антени для детектування НВЧ випромінювань атмосферного водню Н і гідроксилу ОН, що генеруються з шлейфу радіоактивних викидів, в конкретній метеорологічної обстановці. Для вузьконаправлених антен з діаграмою спрямованості приблизно по 10° оптимальна відстань від антени до шлейфа становить 25 - 27км. На цій відстані можна здійснювати контроль за найбільш перспективним ділянкою шлейфу викидів, який віддалений на відстані від 500м до 10км від джерела.