Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0105

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0105
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Название доклада
Создание технологии радиационного мониторинга с оптимальным набором синхронно контролируемых маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений
Докладчик
Кондратьева Алла Георгиевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Реализуемый проект направлен на решение задач по усовершенствованию уже существующих и созданию новых систем радиационного контроля окружающей среды, используемых в единой государственной автоматизированной системе контроля радиационной обстановки РФ. Целью проекта является разработка комплекса научно-технических решений мониторинга полей ионизирующей радиации (α-, β-, γ- и нейтронное излучение), естественной радиоактивности (радон, торон и дочерних продуктов их распада) посредством выявления и введения в систему мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных метеорологических явлений.
Для решения фундаментальной проблемы, связанной с опасными явлениями, существующих сетей мониторинга (радиологического, метеорологического, аэрозольно-радиационного, газопарникового и др.) недостаточно. Одним из вариантов решения этой проблемы являются «интегрированные региональные исследования». Практическая реализация данного подхода в рамках международных и российских программ находится на начальной стадии и практически не увязана с перспективами социально-экономического развития тех или иных регионов. Вне этих программ остается обширная территория Сибири, отличающаяся высокой концентрацией предприятий ядерно-энергетического комплекса, высокими темпами развития природо- и недропользования и одновременно повышенной динамикой наблюдаемых природно-климатических изменений.
Актуальность и новизна исследования
Изменения окружающей среды и климата во многих регионах планеты, включая территорию Сибири, остаются недостаточно изученными как для прогноза вектора наблюдаемых изменений, так и для обоснованной оценки роли природных и техногенных факторов. Кроме того, в нынешнем переходном состоянии глобальной климатической системы опасные природные и техногенные явления проявляются, согласно данным МЧС России, с всё более возрастающей частотой.
Для решения фундаментальной проблемы, связанной с опасными явлениями, существующих сетей мониторинга (радиологического, метеорологического, аэрозольно-радиационного и др.) недостаточно. Одним из вариантов решения этой проблемы являются «интегрированные региональные исследования». Практическая реализация данного подхода в рамках международных и российских программ находится на начальной стадии и практически не увязана с перспективами социально-экономического развития тех или иных регионов. Вне этих программ остается обширная территория Сибири, отличающаяся высокой концентрацией предприятий ядерно-энергетического комплекса, высокими темпами развития природо- и недропользования и одновременно повышенной динамикой наблюдаемых природно-климатических изменений.
Создание технологии радиационного мониторинга с оптимальным набором синхронно контролируемых маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений с целью усовершенствования уже существующих и создания новых систем радиационного контроля окружающей среды является актуальным, соответствует современным мировым научным тенденциям и критической технологии РФ (Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения).
Описание исследования

В ходе исследования были:

разработаны технические принципы пространственно-временной динамики характеристик полей α-, β-, γ- и нейтронных полей излучений в приземной атмосфере, а также радиоактивных газов радона, торона и дочерних продуктов их распада в грунте и приземной атмосфере, которые использованы при разработке алгоритма мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных метеорологических явлений;

разработан метод определения оптимального набора радиационных величин, которые при их синхронном мониторинге должны служить надежными и достоверными маркерами-индикаторами экстремальных климатических явлений, связанных с ограничением дальности видимости (туманы, мгла, дым пожаров), связанных с прохождением фронтов (грозы, шквалы, интенсивные ливневые осадки), обусловленных блокирующими антициклонами аномальных по длительности периодов отсутствия осадков, экстремально высоких и низких температур;

разработан метод мониторинга плотности потока радона с поверхности грунта, позволяющий производить длительный непрерывный автоматизированный контроль, изучать внутрисуточные вариации величины;

разработан комплекс научно-технических решений, включающий: а) математическую модель и алгоритм мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений в асейсмичном регионе; б) математическую модель и алгоритм контроля структуры и динамики полей ионизирующих излучений и естественной радиоактивности в приземной атмосфере и поверхностном слое грунта.

Экспериментальные исследования заключалась в экспериментальном подтверждении разработанных методов и технических решений мониторинга экстремальных климатических явлений, естественной радиоактивности полей ионизирующих излучений приземной атмосферы и поверхностного слоя грунта требованиям Технического задания.

Исследования проводили на экспериментальной площадке ТПУ-ИМКЭС СО РАН (Томск, Академгородок, пр. Академический, 10/3).

Результаты исследования

1. Технические принципы пространственно-временной динамики характеристик полей α-, β-, γ- и нейтронных полей излучений в приземной атмосфере, которые должны быть использованы при разработке алгоритма мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных метеорологических явлений. 2. Технические принципы пространственно-временной динамики радиоактивных газов радона, торона и дочерних продуктов их распада в грунте и приземной атмосфере, которые должны быть использованы при разработке алгоритма мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных метеорологических явлений. 3. Метод определения оптимального набора радиационных величин, которые при их синхронном мониторинге должны служить надежными и достоверными маркерами-индикаторами экстремальных климатических явлений. 4. Метод мониторинга плотности потока радона с поверхности грунта. 5. Комплекс научно-технических решений: 5.1 Математическая модель мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений в асейсмичном регионе. 5.2 Математическая модель структуры и динамики полей ионизирующих излучений и естественной радиоактивности в приземной атмосфере и поверхностном слое грунта. 5.3 Алгоритм мониторинга оптимального набора синхронно контролируемых радиационных маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений в асейсмичном регионе. 5.4 Алгоритм контроля структуры и динамики полей ионизирующих излучений и естественной радиоактивности в приземной атмосфере и поверхностном слое грунта. 6 Результаты реализации разработанного комплекса научно-технических решений в ЭО УК НАК состояния и динамики полей α-, β-, γ- и нейтронных полей излучений в приземной атмосфере, а также пространственно-временной динамики полей радона в системе «грунт-атмосфера». 7. Методика тематической обработки архивных данных мониторинга метеорологических величин и характеристик полей ионизирующей радиации, которые предназначены для формирования библиотеки данных о повторяемости и интенсивности экстремальных климатических явлений. 8. Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики. 9. Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка технического комплекса непрерывного автоматизированного контроля объемной активности радона в приземной атмосфере, основанного на синхронном измерении плотности потоков α-, β- и γ- излучений.

Сопоставление предложенной технологии радиационного мониторинга с существующими аналогичными мировыми разработками позволяет сделать вывод о том, что разрабатываемая технология радиационного мониторинга с оптимальным набором синхронно контролируемых маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений является актуальной, соответствует современным мировым научным тенденциям и критической технологии РФ (Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения), отличается от мировых аналогов возможностью решать существенно более широкий круг прикладных и научных задач не только в области климатологии, экологии, но и геофизики, сейсмологии, строительстве.

Практическая значимость исследования
Технология полученная в результате исследования может быть востребована научными Российскими и зарубежными коллективами, занимающиеся исследованиями в таких областях, как: физика атмосферы, радиационная экология, радиационная биология, сейсмология. Сформированная библиотека данных, включающая базы данных о характеристиках полей ионизирующей радиации и активности радионуклидов в деятельном слое почвы и приземной атмосфере, атмосферно-электрических и метеорологических величинах, о повторяемости и интенсивности экстремальных событий может быть востребована в Роспотребнадзоре, Росгидромете, службах МЧС и здравоохранения. Одной из основных задач практического применения создаваемой технологии радиационного мониторинга с оптимальным набором синхронно контролируемых маркеров-индикаторов экстремальных климатических явлений является уточнение данных о состоянии приземной атмосферы с точки зрения прогностических карт предупреждений (например, такой как карта гидрометцентра РФ: http://www.meteoinfo.ru/hdmapsmeteoalarmsyb). Применение разрабатываемой технологии позволит прогнозировать опасные природные явления на более раннем этапе их развития с применением новых технических решений таких как использование разнесенных многокомпонентных детектирующих систем. Результаты исследования будут полезны при разработке нового алгоритма вычета радоновой компоненты из данных радиационного контроля атмосферного γ-фона. Учитывая, что продукты распада, которые присоединяются к нерадиоактивным атмосферным аэрозолям, являются необходимым компонентом при изучении процессов осаждения за счет дождевых и снежных осадков. На международном уровне технология может быть интересна научным коллективам и организациям работающим в междисциплинарных исследованиях с природной и техногенной радиоактивностью, геотрассерами построенными на физике переноса соответствующих радионуклидов в той или иной среде и других областях науки, техники и технологий, так или иначе соприкасающимися с исследованиями фоновых измерений радиоактивности.