Разработка системы автоматизированного мониторинга последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в юго-западных районах Брянской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.16, кандидат технических наук Борздыко, Игорь Алексеевич

• Борздыко, Игорь Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Борздыко, Игорь Алексеевич

Введение

1. Загрязнения окружающей среды и средства их контроля

1.1. Природные источники загрязнения окружающей среды Ю

1.2. "антропогенные источники загрязнения окружающей среды

1.3. Развитие мониторинга окружающей среды

1.4. Системы мониторинга вокруг объектов ядерной энергетики

1.4.1. Локальные системы радиационного мониторинга

1.4.2. Системы гибридного мониторинга

1.5. Электронно-вычислительная техника в системах мониторинга

1.6. Системы передачи информации

2. Радиологический мониторинг на территории Брянской области

2.1 Правовое обеспечение радиологического мониторинга

2.2 Структура взаимодействия всех радиологических служб

Брянской области

2.3 Деятельность структур осуществляющих мониторинг на территории Брянской области

2.4 Радиационное загрязнение территории Брянской области

3. Методические аспекты радиационого мониторинга

3.1 Методы гамма-спектрометрического анализа

3.1.1. Физические основы спектрометрии гамма-излучения с применением полупроводниковых детекторов

3.2 Спектрометрическая аппаратура.

Основные характеристики спектрометров и их конструкции

3.3 Методика определения активности изотопов по данным спетрометрического анализа

3.4 Методика оценки радиационной обстановки по результатам гамма-спектрометрических исследований проб грунта

4. Гамма-спектрометрический анализ проб грунта с территории г. Новозыбкова

4.1. Отбор и предварительная подготовка проб грунта

4.2. Обработка результатов гамма-спектрометрического анализа проб грунта.

5. Разработка и проведение модельных испытаний блока детектирования для сбора первичной мониторинговой информации

5.1 Определение характеристик блоков детектирования на основании анализа данных полученных в результате проведенных исследований территории.

5.2 Разработка автономного блока детектирования

5.2.1. Разработка регистрационно-логического блока

5.2.2. Разработка блока таймера-часов реального времени

5.3 Состав программного обеспечения мониторинговой системы 110 Выводы 120 Заключение 122 Литература 124 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы автоматизированного мониторинга последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС в юго-западных районах Брянской области»

В результате деятельности человека, огромные территории оказались под воздействием загрязняющих веществ. Трудно найти в индустриально развитых странах крупный населенный пункт, не загрязненный отходами, конечными или промежуточными продуктами технологических циклов от расположенных в непосредственной близости производственных предприятий. Время от времени случающиеся аварии на предприятиях промышленного комплекса добавляют в окружающую среду все новые и новые загрязняющие вещества, которые отрицательно влияют на здоровье человека и животных. Ни одно предприятие, использующее в своем производственном процессе вредные для окружающей среды вещества, не может гарантировать вероятность аварии с последующим выбросом вредных веществ в атмосферу равной нулю. Если крупные катастрофы и их последствия не остаются без внимания структур контролирующих состояние окружающей среды, то их отдаленные последствия и вторичное перераспределение загрязняющих последствий часто остаются без должного внимания.

Спад производства, с одной стороны привел к уменьшению степени воздействия промышленного комплекса на окружающую среду за счет снижения количества выбрасываемых веществ искусственного происхождения, а с другой - повысил вероятность аварий на вышеуказанных объектах в связи с отсутствием материальных и технических средств на проведение планового технического обслуживания и ремонта технологического оборудования. Во многих случаях оборудование за последние 10-15 лет устарело или выработало расчетные сроки эксплуатации.

Автоматизированные системы контроля окружающей среды существуют вокруг АЭС, которые находятся в эксплуатации длительное время. Их конструкции прошли все этапы от разработки до испытания во время длительной эксплуатации, наметились пути их стандартизации. Учитывая то, что автоматизированные системы контроля входят в обязательный комплект технологического оборудования, все операции связанные с эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом производит инженерный персонал атомной станции.

Иначе складывается система мониторинга на территории небольших населенных пунктов. Существует необходимость оперативного контроля за состоянием окружающей среды в населенных пунктах, имеющих в непосредственной близости предприятия, являющиеся потенциальными загрязнителями и производящие выбросы в окружающую среду опасных веществ. В этих случаях контроль за изменениями обстановки в период аварии и поставарийный период обеспечивают ведомственные лаборатории и лаборатории санэпиднадзора.

Традиционным способом контроля загрязнений в окружающей среде является метод отбора проб (вручную) с последующим анализом их в лаборатории или проведение оператором непосредственных измерений на местности при помощи приборов. Примером может служить измерение уровня радиоактивного загрязнения дозиметристом с помощью дозиметрического прибора. Недостатками таких измерений являются: низкая оперативность выдачи результатов, необходимость нахождения человека в опасной зоне. Метод отбора проб может быть" оправдан только при необходимости проведения лабораторных исследований.

Проведение анализов с высокой степенью точности требует наличия специальной стационарной аппаратуры, имеющейся в единичных экземплярах на территории области (например установки для атомно - адсорбционного анализа, масс-спектрометры, гамма-спектрометры, хроматографы и др.). В большинстве этих аппаратов регистрирующие элементы находятся или в вакууме, или в жидком азоте, или под воздействием высокой температуры. Они относительно энергоемки, требуют частого обслуживания и поддержания рабочих условий.

Учитывая это, невозможно создать, используя современный уровень технологий, дешевую автоматическую систему контролирующую все параметры загрязнения, полностью отказаться от метода отбора проб и последующих лабораторных анализов.

На большинстве промплощадок выбросы в окружающую среду представляют собой небольшое количество известных веществ, поэтому для контроля за их концентрацией в окружающей среде целесообразно использовать автоматизированные системы контроля.

В литературных источниках приведены описания многих типов автоматизированных систем предназначенных для контроля за состоянием окружающей среды. Описанные системы предназначались для контроля загрязнителей в какой - либо одной среде и не были универсальными. В основном они разрабатывались, как системы, специально ориентированные для контроля за каким то определенным видом загрязнения [15, 56, 60, 112, 121], или как передвижные лаборатории, описанная в [87] для комплексного экспресс-анализа.

Контроль за состоянием радиационной обстановки на юго-западе области осуществляют органы санэпиднадзора. Новозыбковская санитарно эпидимиологическая станция обслуживает г. Новозыбков, Новозыбковский и Злынковский районы. На контролируемой территории около 300 контрольных точек, в том числе 5 на территории г. Новозыбкова. Период между измерениями составляет в среднем около полугода. Учитывая периоды полураспада фонообразующих элементов, природно-климатические условия и состав почв на указанной территории считается, что этого достаточно для объективной оценки ситуации в поставарийный период. Контроль в 5 точках, расположенных в пределах города осуществляется ежедневно.

Следует отметить, что в апреле 1986 года, в первые часы и дни после Чернобыльской катастрофы контроль подобного уровня на юго-западе области не осуществлялся. Поэтому одной из задач является реконструкция ситуации в первые послеаварийные дни. Эта задача усугубляется наличием в аварийных выбросах короткоживущих изотопов с временем жизни около суток и менее, а именно они представляют наибольшую опасность для человека, животных и растений.

Постоянный контроль за состоянием радиационного фона может обеспечить автоматизированная система сбора данных. Достоинства такой системы наиболее полно раскрываются при необходимости регистрации в реальном масштабе времени быстро меняющейся обстановки с учетом аварийной ситуации и при наличии территорий подлежащих контролю. Автоматизированная система может оказаться незаменимой и для получения оперативной информации в поставарийный период.

Автоматизированной (полностью или частично) системы мониторинга нет ни в одном населенном пункте области, расположенном на территории с л уровнем загрязнения свыше 5 Ku/km .

Среди автоматизированных систем, наименее проработанными являются системы контроля для средних по размерам населенных пунктов (от 10 ООО до 100 ООО жителей). Как показывают расчеты, в них проживают до половины населения центрального экономического района. Санитарно-эпидимиологические станции, являющиеся в большинстве населенных пунктов единственными структурами производящими экологический мониторинг, часто испытывают трудности с необходимыми приборами и материалами. И для повышения эффективности их работы необходимо добиваться решения вопроса о необходимости внедрения в лаборатории автоматизированных систем контроля за параметрами окружающей среды.

Основной приборной базой для таких систем должны стать измерительные приборы на базе IBM-совместимых компьютеров. Отличительной чертой персональных IBM-совместимых компьютеров является «открытая архитектура», позволяющая производить их усовершенствование и дооснащение. Применяя различные «нестандартные устройства» подключаемые к системе через последовательные, параллельные порты, а так же через шины ISA и PCI можно получить любые измерительные системы. В настоящее время задачу создания локальной автоматизированной системы контроля за состоянием окружающей среды возможно решить на основе виртуальных измерительных систем, используя современные средства САПР и технологическую базу, элементную базу как «жесткой логики» так и различные варианты современных микроконтроллеров, а так же новейшие разработки детекторов различных химических веществ и ионизирующих излучений, ,

Проблема развития мониторинга окружающей среды в настоящее время охватывает большое количество различных отраслей науки, техники, производства. Большинство работ в этой области затрагивают различные сферы деятельности, зачастую далеко стоящих друг от друга, что в свою очередь приводит к появлению нестандартных идей, принятию неординарных решений.

Вклад в становление и развитие структур экологического мониторинга окружающей среды, разработку его теоретической базы, внесли такие ученые как: Ю.А. Израэль, Т.Г. Самхарадзе, Г.А. Федоров, И.С. Еремеев, В.В. Ковалевский, В.А. Ермичев, В.Я. Гегерь, В.И. Воробьев, Ю.А. Афанасьев, И.П. Герасимов, Б.П. Ивченко, М. Кюммель, JI.A. Мартыщенко, К.П. Махонько, В.Н. Паслов, Д.К. Попов, В.И. Коваленко, А.Г. Целоусов, В.Ю. Скрипкин, В.А. Тихомиров, С.А.Фомин, и другие.

В публикациях главное внимание отводится полной автоматизации процесса сбора и обработки данных. Первичные источники информации разрабатываются для работы в длительном автономном необслуживаемом режиме.

Рывок в области технологий получения обработки и передачи информации, позволил значительно снизить цены на аппаратуру которая еще несколько лет назад была недоступна массовому потребителю. Современные темпы развития технологий в области микроэлектроники автоматики и программных средств, позволяют надеяться, что уже в ближайшие годы возможно построение мониторинговых систем охватывающих своей сетью значительные регионы. Решение этих проблем невозможно без стандартизации форматов выходных данных и приведение к единому стандарту каналы связи мониторинговых систем подчиняющихся различным ведомствам.