Застосування спектрометричного гаммакаротажу для уточнення характеристик радіоактивного забруднення ґрунтів

О. І. Стоянов, М. І. Панасюк, В. Е. Іванова, Г. В. Левін, Н. В. Сосонна

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Кірова, 36а, Чорнобиль, 07270, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.20.3.11

Анотація

Ґрунти поблизу 4-го блока Чорнобильської АЕС мають високі рівні радіоактивного забруднення і належать до радіоактивних відходів (РАВ) від низької до високої категорії. У таких ґрунтах було заплановано створення котлованів глибиною 3−4 м для фундаментів нового безпечного конфайнмента, за допомогою якого була створена нова захисна оболонка над зруйнованим блоком. Для планування технології земляних робіт, програм із радіаційної безпеки та поводження з РАВ виникла потреба в прогнозах радіаційних характеристик техногенних ґрунтів, які підлягали вилученню під час розробки котлованів. При цьому основним методом уточнення характеристик РАВ був гаммата гамма-спектрометричний каротаж свердловин. Це спостережні свердловини радіогідроекологічного моніторингу та біля 700 свердловин, які були заздалегідь пробурені по периметру майбутніх котлованів через кожні 1,5 м для влаштування шпунтового огородження стінок виїмки. Наведено досвід використання методу спектрометричного гамма-каротажу свердловин для оцінки радіоактивного забруднення ґрунтів. Аналіз співвідношення фотопік/комптон у спектрах гамма-поля по стовбуру свердловин дав змогу виділити типи забруднення ґрунтів: об’ємне, яке пов’язане з реальним радіоактивним забрудненням, та поверхневе, що ідентифікується як привнесене під час буріння свердловин. Це завдання особливо актуальне для визначення межі забруднених/чистих ґрунти, що мала вплив на визначення глибини котлованів та, як наслідок, на об’єми ґрунтів, що підлягали вилученню. За генетичними ознаками позитивні аномалії гамма-поля по стовбору свердловин можна розділити на три групи. Перша група характеризується наявністю другого піку на діаграмах гамма-каротажу, який свідчить про об’ємне забруднення ґрунтів, що оточують свердловину. Друга група — відносно високе поверхневе забруднення стінок свердловин за рахунок осипання активних часток ґрунтів із верхніх сильно забруднених шарів під час буріння. Третя група — поверхневе забруднення стінок свердловин досить незначне, практично на рівні «фонових» значень. Застосування спектрометричного гаммакаротажу дозволило розрізнити реальне забруднення ґрунтів від привнесеного та коректно спрогнозувати категорії та об’єми РАВ, які підлягали вилученню. Під час досліджень були виявлені ділянки, на яких реально забруднені ґрунти були розташовані нижче проектної глибини котловану. Під час земляних робіт їх додатково вилучали або екранували листами свинцю для зменшення радіаційного навантаження на персонал, що мав працювати в котлованах. Для збільшення інформативності спектрометричного гамма-каротажу свердловин необхідно проводити не тільки аналіз співвідношення фотопік/комптон, а й аналіз змінення форм фотопіка та комптонівської частини спектра залежно від відстані до активного шару та поверхні. Це є одним із напрямів подальшого вдосконалення методу спектрометричного гамма-каротажу для уточнення характеристик РАВ.

Keywords: ditches for the foundations of the Arch at the Chornobyl NPP, radioactively contaminated soils, spectrometric gamma-logging of wells, analysis of the photopic/Compton ratio, determination of the boundary contaminated/clean soils.

References

1. Panasiuk M. I., Skorbun A. D., Litvin I. A. (2010). Radiological studies of soils in pits and wells. North and South tape NSC foundations. Research Report. SIP 09–2–001 NI 03 RPT 008 01. Archive GPM SIP of ChNPP. (in Russ.)

2. Bykov V. T., Golovnya V. Ya., Goncharov K. S., Kuzmenko V. A., Remaev V. V. (1998). [Control of the fuel content in massive samples of highly radioactive waste as to 137Cs gamma-radiation]. Problemy Chornobylia [Problems of Chornobyl], vol. 2, pp. 97−99. (in Russ.)

3. Batiy V. G., Kuzmenko V. A. (2001). [Mathematic modeling of radioactively contaminated grounds inventorying]. Problemy Chornobylia [Problems of Chornobyl], vol. 8, pp. 69−75. (in Russ.)

4. Panasiuk M. I., Pravdiviy O. А., Rudko V. M., Shestopalov V. M. (2001). Results of radio-hydrogeological monitoring in the local area of the Shelter facility and at the ChNPP site. Biuleten ekolohichnoho stanu zony vidchuzhennia ta zony bezumovnoho (oboviazkovoho) vidselennia [Bulletin of the ecological status of the Exclusion Zone and unconditional (compulsory) eviction], vol. 17, pp. 51−56. (in Ukr.)

5. Panasiuk M. I., Skorbun A. D., Pavlyuchenko M. I. (2003). [Use of spectrometric gamma logging for study of contamination spread structure in soils around ChNPP Unit 4]. Problemy Chornobylia [Problems of Chornobyl], vol. 13, pp. 116−119. (in Ukr.)

6. Panasiuk M. I., Skorbun A. D., Pavlyuchenko M. I. (2005). [Using of spectrometric gamma-logging for analysis of radioactive pollution sources of underground environment]. Zbirnyk naukovykh prats Instytutu yadernykh doslidzhen [Proceedings of the Institute of Nuclear Research], vol. 14, no. 1, pp. 144−149. (in Ukr.)

7. Skorbun A. D. (2013). [Scientific base for enhancement of validity of complex estimation of radioecological situation on radioactive contaminated territories (on the example of Shelter object)] (PhD thesis). Chornobyl, 35 p. (in Ukr.)

Повна стаття(PDF)