Оптимизация системы наземного радиационного мониторинга с учетом гидрометеорологического и стереологического факторов: на примере Южно-Украинской АЭС

Мониторинг радиационной обстановки в зоне санитарного контроля АЭС является актуальной задачей обеспечения безопасности эксплуатации ядерных объектов и населения прилегающих территорий. Существующая система размещения пунктов контроля нуждается в наукоемком обосновании и оптимизации  морфологии таких распределений.
При осуществлении мониторинга окружающей природной среды на Южно-Украинской АЭС радиационный (гамма) фон отслеживается на 44 постах в 30-километровой зоне наблюдения и на контрольном посту в с. Рябоконево (33,5 км от атомной станции).
Ведется непрерывный контроль выбросов и сбросов радиоактивных веществ с Южно-Украинской АЭС в окружающую среду. Измеряется концентрация радионуклидов в воде, в донных отложениях, в организмах постоянно обитающих в водной среде водоемов, в почве, в растительности, в атмосферном воздухе и в атмосферных осадках.
Реальные показатели, которые сообщаются в настоящее время значительно ниже установленных норм. Результаты анализов свидетельствуют, что радиационный фон на промышленной площадке, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения  «Южно-Украинская АЭС» находится на уровне естественных фоновых значений, измеренных, скажем до пуска атомной станции.
Продолжается поэтапное внедрение в опытную эксплуатацию автоматизированной системы контроля радиационной обстановки в зоне расположения атомной станции (АСКРО), которая существенно повысит оперативность радиационного мониторинга в радиусе 30-ти километров от АЭС. С ее помощью данные с постов наблюдения по специальным каналам связи поступают на предприятие в режиме реального времени.
В настоящей работе предложен алгоритм, который направлен на оптимизацию организации системы радиационного контроля в санитарно защитной зоне [1] (точнее, ее отдельных параметров) с учетом гидрометеорологического и стереологического факторов. Под гидрометеорологическим фактором понимается  учет векторной диаграммы ветровых потоков (розы ветров) [2]. В качестве стереологического фактора подразумевается оптимизация количества пунктов наблюдений, путем решения задачи о максимально плотном покрытии зоны контроля областями постулировано достоверных наблюдений (с использованием метода Вороного [3]).
Учет влияния стереологического фактора в оптимизации числа и морфологии расположения пунктов наблюдений проводится следующим образом. Для данного пункта наблюдения априорно задается  постулированной  формы область, в пределах которой результаты мониторинга принимаются за достоверные. Далее определяется максимально плотное покрытие выделенной (в нашем случае - санитарно-защитной) зоны (далее - СЗЗ) заданным (как правило минимально возможным) количеством таких областей. В общем случае, форма области максимально достоверного анализа обусловлена многими факторами (такими, например, как  рельеф местности и др.). В нашей работе без какого-либо существенного ограничения общности, области достоверного измерения рассматриваются в виде окружностей одинакового диаметра (см. рис.1а). Такая геометрия оставляет наибольшим свободный объем, играющий роль мертвой зоны для мониторинга данные в которой лишь интерполируются по результатам внешних замеров. Таким образом мы гарантированно разбираем наиболее неудобные с точки зрения оптимизации начальные условия, что компенсирует наличие  неучтенных факторов влияния. Зона исследования (СЗЗ) (см. рис.1б) с учетом пространственного расположения пунктов наблюдения (которые являются центрами построения) разбивается на многогранники с помощью метода Вороного.  Собственно  метод Вороного [3] заключается в выделении области вокруг данной точки (в нашем случае – координаты пункта наблюдения), в которой содержатся все ближайшие точки (с учетом данного условия для всех остальных центров построения).

Рис. 1 – а) построение фигур Вороного для заданного множества центров (жирные точки); области достоверного прогноза – закрашенные окружности; линии соединяют центры ближайших пунктов мониторинга; б) условное изображение (пунктир) санитарно-защитной зоны

Полученные многогранники по построению полностью покрывают СЗЗ. Очевидно, что наиболее плотное покрытие зоны будет достигаться при условии, когда параметр , где  – площадь области, в которой осуществляется достоверный прогноз,  – площадь фигуры Вороного. В случае окружностей наиболее плотное покрытие соответствует значению  и именно при указанном условии, будет достигаться наиболее высокая степень достоверности прогноза во всей зоне контроля.
 Мы при этом временно (в рамках настоящего сообщения) абстрагируемся от ряда других  факторов, которые также оказывают влияние на организацию системы контроля и опосредовано на степень точности и достоверности прогноза. К числу таких факторов могут быть отнесены, например:
- климатические (район расположения Южно-Украинской АЭС характеризуется умеренно-континентальным климатом с жарким летом и умеренно холодной зимой): Среднегодовая температура воздуха составляет 8,5 0С со среднемесячными значениями наиболее холодного месяца (январь) – минус 4,8 0С и наиболее теплого (июль) - 21,4 0С. Весной и летом преобладают ветры северных направлений  (16¸23 %), осенью и зимой  – восточные и юго-восточные (18¸21 %);
- технические;
- социальные (в районе 30-ти километровой зоне находится около 90 населенных пунктов, среди которых 2 города областного значения: Южноукраинск с населением в 40 тыс. человек и Вознесенск – 36 800 тыс. человек. В общей сложности учитывая все количество населенных пунктов в 30-ти километровой зоне проживает – 143,2 тыс. человек. Плотность населения составляет – 50,7 чел/км2);
- биологические.


Рис. 2. Карта-схема СЗЗ с распределением направления и силы ветра для Южно-Украинской АЭС

Анализ существующей системы размещения и организации радиационного мониторинга в зоне СЗЗ показывает заметные отклонения от тех, которые соответствуют учету лишь двух выделенных факторов - гидрометеорологического и стереологического.
Заметим, что неучет вышеперечисленных факторов влияния ведет к неточностям в оценке радиационной обстановки, и, главным образом (в отсутствие катаклизмов), может сказываться в виде возможного неучета факторов малых доз облучения, которые, по некоторым оценкам, инициируют развитие крайне опасных для жизни долгопротекающих процессов на клеточном уровне. Таким образом, актуальным является повышении качества радиационного мониторинга и основанного на его данных объективного прогнозирования.
Укажем также, что решение поставленной задачи является мультипараметрической проблемой. При учете существующей информации о розе ветров в районе санитарной зоны (см. рис.2) [3], используя также стереологический подход, заключающийся в решении вариационной задачи о достижении максимальной плотности покрытий с применением метода Вороного [4], можно сформулировать оптимальные требования к морфологии размещения станций наземного мониторинга радиационной обстановки. Сравнение полученных данных с существующей картой расположения станций мониторинга указывает на  необходимость ее оптимизации. Итоговым результатом работы является выработка рекомендаций по размещению станций наземного мониторинга с максимально возможным эффективным учетом (кроме гидрометеорологического и стереологического) также таких факторов влияния, как гидрологический, социальный и др.
Решение поставленной задачи позволит улучшить качество системы наземного мониторинга радиационной обстановки, причем не только в санитарной зоне АЭС, но и на  аналогичных объектах контроля радиационной безопасности.

Список літератури

  1. Годовой отчет по работе ЮУАЭС за 2012г. -Южноукраинск, 2012.
  2. Годовой отчет гидрометеорологической станции отдела охраны окружающей среды ЮУАЭС за 2012 г. –Южноукраинск, 2012.
  3. Медведев Н.Н. Метод Вороного–Делоне в исследовании структуры некристаллических систем. – М.: Изд. СО РАН, 2000.

Оптимизация системы наземного радиационного мониторинга с учетом гидрометеорологического и стереологического факторов: на примере Южно-Украинской АЭС  [Електронний ресурс]  / Герасимов О.И., Худынцев Н.Н., Сомов М.М., Ермолова М.И. // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/optymyzacyya-systemy-nazemnogo-radyacyonnogo-monytorynga-s-uchetom-gydrometeorologycheskogo

Оцінка: 
0
No votes yet