Наукова діяльність 

Наукове обґрунтування превентивної оцінки стану території впливу можливих радіаційних аварій для удосконалення методів оцінки впливу радіаційних об’єктів на навколишнє середовище (ОВНС), системи радіаційного моніторингу та підвищення ефективності аварійного реагування на основі сучасних радіоекологічних, фізичних, математичних і геоінформаційних методів

Здійснено доопрацювання Алгоритму превентивної підготовки інформації для оцінки радіаційної ситуації (Алгоритм) у разі аварії на АЕС. Основними етапами Алгоритму є: проведення комплексного радіоекологічного районування території; оцінка потенційної радіоекологічної критичності виділених районів та присвоєння їм параметрів для здійснення прогнозування радіаційної ситуації у випадку аварії на АЕС. Алгоритм включає набори технологічних процедур для отримання оціночних карт і експертних критеріїв з метою забезпечення високої точності і достовірності інформації про формування радіаційної ситуації.

Вибрано і підготовлено для територій Рівненської, Южно-Української та Чорнобильської АЕС кілька екстремальних синоптичних ситуацій з великими швидкостями вітру, що сприяють виносу радіонуклідів за межі 30-км зони АЕС (метеорологічні та аеросиноптичні дані).

Сформовано пакет дослідницьких програм для здійснення комплексного моделювання радіаційного стану, що складається з: мезомасштабної моделі атмосферного перенесення радіонуклідів (включаючи модель чисельного прогнозу погоди для забезпечення вхідною метеорологічною інформацією) для прогнозу формування радіоактивного сліду на території; моделей включення радіонуклідів в харчові та біологічні ланцюжки внаслідок різних механізмів їх міграції в навколишньому середовищі (моделі аерального забруднення рослин, міграції радіонуклідів у системі «грунт – рослина», переходу радіонуклідів у продукцію тваринництва); методів розрахунку доз зовнішнього та внутрішнього опромінення населення за рахунок споживання продуктів харчування; блоку прийняття рішень про проведення захисних заходів з метою запобігання доз опромінення населення.

Визначено склад інформаційного забезпечення, необхідний та достатній для проведення комплексного моделювання радіаційного стану. Розроблено структуру та організацію взаємодії баз даних для інформаційного забезпечення розрахункового комплексу, які включають бази аеросиноптичних, топографічних, радіоекологічних, розрахункових та нормативних даних. Визначено елементи баз даних про радіоекологічні характеристики території реального або потенційного впливу радіаційно небезпечних об’єктів, які можуть бути підготовлені превентивно для інформаційного забезпечення створеної системи моделювання радіаційного стану. Визначено вимоги до структури і наповнення баз даних у залежності від фази аварії й просторових масштабів території радіоактивного забруднення.

Створено картографічний матеріал для двох просторових масштабів – національного й регіонального з використанням даних ДЗЗ, ґрунтових карт М1:200 000 і відкритого цифрового картографічного матеріалу (рельєф – CGIAR SRTM, підстильну поверхню – GLC2000, щільність населення – CIESIN, 2000): басейнові карти гідрографічних районів України, карти підстильної поверхні з оцінкою параметра шорсткості для 4-х сезонів року і для 3-х масштабів, карти рельєфу в вузлах регулярної сітки з кроками сітки 2´2 км, 500´500 м і 250´250 м, карти ґрунтів М1:3 500 000 і М1:200 000, карти адміністративного поділу, щільності населення, природних зон. Проведено уніфіковане кодування і класифікацію даних відповідно до розроблених класифікаторів в ІПБ АЕС, інтерполяція в вузли регулярної сітки, узгодження картографічних даних і узагальнення даних за єдиними сітками для різних масштабів. Створено просторові бази даних атрибутивної інформації.

Завершено роботу з превентивної оцінки радіоекологічної критичності 19 гідрографічних об’єктів України з комплексного інтегрованого параметра, що враховує внесок вибраних екологічних характеристик у формування дозового навантаження на населення у випадку аварійної ситуації. Створено карти інтегральної радіоекологічної оцінки території з радіоекологічним районуванням за класами критичності. Проведено статистичний аналіз розподілу площ класів критичності по об’єктах з використанням засобів геоінформаційного моделювання ГІС ArcGIS і Mapinfo. Підтверджено високий рівень достовірності запропонованої класифікації.

Встановлено, що при формуванні мережі моніторингу та розподілу кількості точок відбору зразків по території необхідно використовувати вагові коефіцієнти, визначені за площею об’єкта, класом його радіоекологічної критичності та іншими класами критичності, визначеними для моніторингу об’єктів. Основними принципами формування сітки аварійного моніторингу на радіоактивно забруднених територіях є урахування екологічних особливостей території та харчових звичок місцевого населення.

Розроблено схеми формування оптимальної сітки радіоекологічного моніторингу для гострого та віддаленого періодів після радіаційної аварії з урахуванням усіх джерел та шляхів формування дози опромінення населення. Визначено критерії для встановлення черговості та обсягів моніторингу з урахуванням превентивної радіоекологічної оцінки території.

Верифікована мережа моніторингу, створена згідно розроблених принципів за даними загально дозиметричної паспортизації населених пунктів України після аварії на Чорнобильській АЕС.

Запропоновано та розроблено загальну методологію створення комплексної системи прогнозування радіаційної ситуації, моніторингу агросфери та контролю якості продукції на територіях сільськогосподарського виробництва, забруднених внаслідок можливої аварії на АЕС. Методологія може бути використана як частина системи аварійної готовності (формування мережі радіоекологічного моніторингу з урахуванням наявності критичних областей на радіоактивно забрудненій території, а також планування та оптимізації контрзаходів) та системи аварійного реагування (що дозволяє оперативне прогнозування наслідків аварії на її різних етапах). Підхід, який використовується в методології, дозволяє цілеспрямовано застосовувати контрзаходи моніторингу з дотриманням пріоритетів. Інтеграція підсистем прогнозування, моніторингу, контролю якості продукції та планування контрзаходів дозволяє оптимізувати обсяги моніторингу та контролю, а також підвищити ефективність прийнятих рішень.

Очікувані економічні та соціальні переваги реалізації методології: використання запропонованого підходу, спрямованого на зменшення невизначеності під час оцінки радіаційної обстановки з урахуванням екологічних особливостей району, дозволить підвищити ефективність прогнозування, моніторингу, контролю якості сільськогосподарської продукції, дасть змогу ухвалювати рішення щодо проведення цілеспрямованих контрзаходів, що своєчасно запобігають формуванню доз опромінення населення, оптимізувати використання матеріальних та трудових ресурсів.

За допомогою регіональної моделі атмосферного переносу LEDI з використанням підготовлених даних розрахунків полів метеорологічних величин було проведено оцінки наслідків можливих радіаційних аварій у випадку максимальних проектних та запроектних аварій на Рівненській та Южно-Українській АЕС. Вхідні метеорологічні дані для моделі атмосферного переносу було отримано за допомогою моделі чисельного прогнозу погоду WRF для 30-км зон АЕС (з кроком горизонтальної сітки 3 км) та для всієї території України (з кроком 27 км) на період до 36 год. Оцінки радіоактивного забруднення повітря та земної поверхні проводилися для вибраних екстремальних синоптичних ситуацій з великими швидкостями вітру, що сприяють виносу радіонуклідів за межі 30-км зони АЕС. Показано, що врахування екологічних властивостей (рельєф, типи ґрунту, рослинності, види природокористування) території можливого радіоактивного забруднення при проведенні прогнозних розрахунках дає можливість оцінити варіабельність зовнішніх і особливо внутрішніх доз опромінення населення, що формуються на різних стадіях аварії.

З метою демонстрації універсальності запропонованої методології для застосування в різних природно-географічних умовах було проведено тестування складових частин створеного пакету дослідницьких програм для здійснення комплексного моделювання радіаційного стану на прикладі тестового полігону в зоні радіоактивного забруднення навколо АЕС Фукусіма-1. Проведена верифікація моделей аерального та кореневого забруднення сільськогосподарської продукції за наявними даними радіаційного контролю, що проводився в Японії після аварії, показала достатньо високий рівень узгодження результатів модельних розрахунків з даними вимірювань вмісту I-131 та Сs-137 в листі рослин в початковій фазі аварії та Сs-137 в рослинності (рис, овочі) у проміжній та пізній фазах. Продемонстровано можливість адаптувати моделі, розроблені для умов України, до екологічних властивостей території Японії. Показано значну (до 10 разів) залежність концентрації радіонуклідів у сільськогосподарській продукції, що вирощується в Японії, від типу ґрунтів. На основі проведених оцінок швидкість очищення сільськогосподарської продукції за рахунок природних процесів фіксації цезію в ґрунті зроблено прогноз про можливе покращання радіоекологічної ситуації в зоні АЕС Фукусіма-1 на найближчі 10 років.

Зроблено висновок, що за наявності відповідної картографічної інформації про екологічні властивості території запропонована методологія комплексної системи прогнозування радіаційної ситуації, моніторингу агросфери та контролю якості сільськогосподарської продукції може бути перенесена та адаптована до довільних природно-географічних умов території реального або потенційно радіоактивного забруднення.

За матеріалами тестових розрахунків запропоновано та остаточно сформовано класифікацію типів основних екологічних факторів (елементарний ландшафт, ґрунт, вид природокористування) за своїм внеском у ступінь критичності (екологічної чутливості) території радіоактивного забруднення. Для проведення оцінки критичності території запропоновано кількісні показники – індекси потенціальної та реалізованої радіоекологічної критичності), що враховують відносний внесок кожного екологічного фактору.

Підготовлено матеріали (картографічні дані, аеросиноптична та радіоекологічна інформація) для превентивної комплексної інтегральної оцінки ступеня радіоекологічної критичності території України (45 басейнів) в разі радіоактивного забруднення при аваріях на АЕС України. Проведено геоінформаційне моделювання та оцінка радіоекологічної критичності одного з складових водозбірних територій – сільськогосподарських земель України на національному рівні з виділенням найбільш критичних зон щодо формування дози радіоактивного опромінення населення внаслідок аварій на АЕС. Отримано карту інтегральної радіоекологічної оцінки території України з радіоекологічним районуванням за індексом (класом) критичності. Отриманий просторовий розподіл класу потенційної критичності на території України верифіковано за даними загально-дозиметричної паспортизації населених пунктів України після аварії на ЧАЕС. Показано, що на західному сліді Чорнобильських випадінь (де на території Полісся зосереджені найбільш радіоекологічно критичні райони) розрахований індекс потенціальної радіоекологічної критичності має високий ступень кореляції з паспортною дозою опромінення населення, нормалізованою на щільність випадінь внаслідок Чорнобильської аварії.

Виконано удосконалення схеми формування оптимальної сітки радіоекологічного моніторингу для гострого та віддаленого періодів після радіаційної аварії, яка враховує екологічні особливості території та харчові раціони місцевого населення та основні шляхи формування дози опромінення населення.

Проведено розрахунки розміщення мережі моніторингу та розподілу кількості точок відбору зразків на радіоактивно забрудненій території з використанням запропонованої схеми на прикладі вибраних тестових майданчиків в Україні (північний захід) та Японії (район навколо АЕС Фукусіма-1). Показано, що запропонована схема розміщення мережі моніторингу та контролю сільськогосподарської продукції дає можливість: а) превентивно – до можливої аварії – спланувати обсяги та мережу постів радіоекологічного контролю за рахунок їх розміщення насамперед в найбільш критичних районах території потенційного радіоактивного забруднення; б) оптимізувати існуючу мережу моніторингу без втрати репрезентативності загальних результатів у проміжній та віддаленій фазах аварії на основі даних модельного прогнозу динаміки радіоактивного забруднення сільськогосподарської продукції для екологічно різних районів забрудненої території.

 

Гаргер Є. К., Талерко М. М., Прістер Б. С., Лев Т. Д., Виноградська В. Д.

Схожі повідомлення

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert