Вариации плотности потока радона с поверхности почвы экспериментального полигона

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НАУЧНЫЙ  ЦЕНТР  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

  ИНСТИТУТ  ФИЗИКИ  ВЫСОКИХ  ЭНЕРГИЙ

, ,

Вариации плотности потока радона с поверхности почвы экспериментального полигона

Направлено в АНРИ

Протвино 2009

Введение 

       Вопросам измерения и прогнозирования концентраций изотопов радона и дочерних продуктов их распадов (ДПР) в воздухе и почвенном газе за последние два десятилетия посвящено значительное число исследований. Эта информация используется чаще всего в дозиметрических и геофизических целях при: обеспечении радиационной безопасности на  рудниках и шахтах, выработке критериев оценки потенциальной радоноопасности территорий, радоновой дозиметрии в жилых и производственных помещениях, поиске и оконтуривании урановых, нефтяных и газовых месторождений, предсказании землетрясений и т. п.

Другое направление использования данной информации – изучение зависимости плотности потока радона с поверхности почвы (ППР) от ряда объективных факторов: а) метеорологических – температура, атмосферное давление, осадки, скорость ветра; б) климатических – сезонные изменения ППР; в) пространственно-временных – одновременные измерения ППР в различных географических зонах. Это направление - в части исследования динамики изменения ППР и установления возможных корреляций -  в течение нескольких лет успешно развивается специалистами ГУП НИИ ПММ г. С.-Петербурга [1].

Данная работа в период 2007 – 2009 г. г. проводилась в ГНЦ ИФВЭ по инициативе коллег из ГУП НИИ ПММ.

Полигон 

  В 2006 г. на территории ГНЦ ИФВЭ было оборудовано специальное помещение (домик). Домик представляет собой неотапливамый  бокс с запираемой входной дверью, установленный непосредственно на грунте. Это место не подтопляется в любое время года и грунт под домиком в зимнее время не промерзает. Размер площадки занимаемой домиком составляет 2,7Ч4,5 мІ; высота домика 2,2 м. В центре домика в полу организован измерительный полигон

размером 1Ч1,5 мІ (см. рис. 1); 

Рис. 1.  Полигон для измерения ППР и ОА радона.

Поверхность полигона  зачищена от растительного покрова и присыпана  слоем песка (~3ч5 см). Три накопительных  камеры (типа  БДРП-01-2) с сорбционными колонками (активированный уголь) для измерения плотности потока радона (ППР) устанавливаются в одних и тех же местах в центре этого полигона, а в одном из его углов (правый нижний на рис.1) пробурена скважина диаметром  30мм и глубиной 1 м для измерения в ней объёмной активности радона (ОА). Скважина постоянно закрыта и открывается только на короткое время (~3 мин) в момент отбора радона на сорбционную колонку. Регулярные измерения начались с июня 2007 года и проводились в рабочие дни. Обсчет экспонированных сорбционных колонок проводился  на сцинтилляционном радиометре РГГ-01Т (кристалл NaI(Tl) размером  Ш63х63 мм с колодцем  Ш18х50 мм) [2]. Методика выполнения измерений [3] была предоставлена ГУП НИИ ПММ.

С целью уменьшения нижнего предела измеряемой величины ППР и её погрешности были проведены дополнительные мероприятия:

-снижен фон радиометра РГГ-01Т;

-детектор радиометра запитан от отдельного стабилизированного высоковольтного блока питания;

- использовались одни и те же колонки из контролируемой кассеты;

- контролировалась масса активированного угля в каждой колонке

- результат измерения усреднялся по трем сорбционным колонкам, экспонируемым одновременно.

       Данные о метеорологических параметрах (температура, атмосферное давление) регистрировались по сети Интернет от метеостанции [4], расположенной на расстоянии ~ 500 м от полигона.

Результаты измерений

  Полученные данные по эксхаляции радона (ППР) с поверхности грунта полигона приведены на рис. 2. Данные об изменении объемной активности радона (ОА)  в скважине показаны на рис.3. На этих же рисунках показаны вариации температуры атмосферного воздуха вблизи экспериментального полигона.

Рис. 2. Временная зависимость среднемесячного значения плотности потока радона ( ● ) с поверхности почвы экспериментального полигона.  Сплошной гистограммой отмечены вариации температуры атмосферного воздуха.

Рис. 3. Временная зависимость среднемесячной объёмной активности радона (●) в скважине. Сплошной гистограммой отмечены вариации температуры атмосферного воздуха.

На рис.4 – 5 приведены те же данные по ППР и ОА, но в сопоставлении с вариациями  атмосферного давления.

Рис. 4. Временная зависимость среднемесячного значения плотности потока радона (●) с поверхности почвы экспериментального полигона.  Сплошной гистограммой отмечены вариации атмосферного давления.

Рис. 5. Временная зависимость среднемесячной объёмной активности радона (●)  в скважине экспериментального полигона. Сплошной гистограммой отмечены вариации атмосферного давления.

Выводы

       Анализ полученной информации показывает:

- среднемесячные значения ППР и ОА радона коррелируют с изменением температуры внешней среды, хотя и не являются мгновенным откликом на изменение температуры. Наименьшие значения ППР и объёмной активности радона наблюдаются в зимний период (ноябрь – февраль), а наибольшие -  в летний  (июль – сентябрь). 

- среднемесячные значения ППР и ОА радона практически не коррелируют  с величиной атмосферного давления.

Заключение

       В ходе данной работы создан экспериментальный полигон для наблюдения за вариациями эксхаляции радона с поверхности почвы, получены и проанализированы данные по изменению плотности потока и объёмной активности радона в течение длительного времени. Наблюдается некоторая корреляция этих данных от температуры атмосферного воздуха и не отмечается корреляции от величины атмосферного давления.

Согласно [5] практическое приложение данного экспериментального полигона  - возможность определения на нем поправочных коэффициентов за суточную вариацию kt для измеренных во время t  концентраций радона на обследуемых объектах, расположенных на значительных расстояниях от полигона (по данным [5] синхронный характер суточных вариаций концентраций радона сохранялся в пунктах наблюдения, удаленных на 110 – 140 км). Это позволяет значительно сокращать время, затрачиваемое на обследование удаленных от полигона объектов.

Следует отметить некоторое изменение величин ППР и ОА в наших наблюдениях, произошедшее с 06.04.2009г. (в период после землетрясения в г. Аквилла, Италия). Среднее значение ОА радона за период 6ч 23 апреля 2009г. возросло в 1,6 раза по сравнению с мартом этого же года (55 Бк/м3 в марте и 87 Бк/м3 в апреле; 15.04. отмечен максимум ОА радона-111 Бк/м3, см. рис.6). Динамика изменения ОА радона за период март-апрель 2008г другая, соответственно, 77 и 87 Бк/м3; следует заметить, что среднемесячная температура апреля 2008г. была в два раза выше среднемесячной температуры апреля 2009г, т. е. отмеченное нами апрельское повышение ОА в 1,6 раза не связано с температурными условиями атмосферного воздуха.

Рис.6. Временная зависимость объёмной активности радона (●)  в скважине экспериментального полигона в марте-апреле 2009 года. Сплошной гистограммой отмечены вариации температуры атмосферного воздуха.

Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность сотрудникам ГУП НИИ ПММ  и за инициативу постановки данной работы, методическую поддержку и полезные обсуждения.

Литература

[1] – , ,Методика определения потока радона с поверхности земли. АНРИ, 2001, №4.

[2] – Установка радиометрическая объемной активности радона РГГ-01Т, техническое описание и инструкция по эсплуатации. Научно-исследовательский институт гигиены морского транспорта (НИИ ГМТ), 1990г.

[3] – Методика выполнения измерений плотности потока радона-222 с различных поверхностей. Санкт-Петербург, 2005 г.

[4]  –  http://www. vlepp.

[5]  - , , . «Методика учета временных вариаций объемной активности радона при проведении обследования помещений», АНРИ, №3, 1996/97 г.