Кавітаційний спосіб моніторингу радіаційного зараження середовища

1. Кавітаційний спосіб моніторингу радіаційного зараження середовища, що ґрунтується на визначенні кавітаційних параметрів зразка рідини, який відрізняється тим, що зразок рідини герметизують, розміщують у моніторинговому середовищі й, періодично вимірюючи у зазначеному зраз 3 вали поріг кавітації, а про радіаційне зараження досліджуваного зразка води судили за мінімальним виміряним значенням порога кавітації. В наведеному способі неоднозначність у інтерпретації та визначенні радіаційного зараження рідини частково компенсувалась тим, що досліджували тільки зразки води, які попередньо ретельно фільтрували та під час вимірювань видержували в однакових зовнішніх фізичних умовах. Це дозволило поставити у відповідність результати вимірювань до зразка «чистої» (радіаційно не опроміненої) рідини - дистильованої воді. Недоліками способу, прийнятого за найближчий аналог, є те, що він не може бути використаний для експрес-аналізу радіаційного зараження середовища, тому що складний у технічному виконанні. Він не забезпечує моніторинга радіаційного зараження в рухомому потоці, наприклад, у річці, так як потребує проведення вимірювань в кюветі (постійні зовнішні фізичні умови) та тільки за умов використання відфільтрованої рідини. Також зазначений спосіб не дозволяє контролювати середовища невідомого або мінливого хімічного складу, наприклад, рідини, що знаходиться безпосередньо в свердловині, тому, що у такому випадку, залишається невизначеним значення порогу кавітації, починаючи з якого можливо достовірно контролювати факт радіаційного зараження. Зазначений спосіб також не дозволяє провадити моніторинг газових середовищ, тому що кавітація в газах не спостерігалась. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого кавітаційного способу контролю радіаційного зараження середовища, у якому за рахунок створення сукупності нових ознак було б спрощене практичне здійснення способу, отримана можливість контролю й виміру в потоках, а також у середовищах невідомого хімічного складу, у тому числі й газових. Для вирішення поставленого завдання в кавітаційному способі контролю радіаційного зараження середовища, що ґрунтується на визначенні кавітаційних параметрів зразка рідини, згідно з корисною моделлю, спочатку зразок рідини герметизують, потім його розміщують у моніторинговому середовищі й, періодично вимірюючи у зазначеному зразку рідини поріг кавітації та інтенсивність кавітаційних шумів, судять, за порогом кавітації про радіаційну забрудненість середовища, а за інтенсивністю кавітаційних шумів про дозу іонізуючого випромінювання, що поглинена цим зразком рідини за час експонування у моніторинговому середовищі, відповідно. А також для підвищення чутливості вимірювань, завдяки створенню через дію радіаційного опромінення додаткових центрів кавітації, в якості зразка рідини, використовують радіаційнонестабільну рідину, наприклад, радіаційно полімеризовану низькомолекулярну сполуку (мономер). Суть пропонованої корисної моделі в наступному. Загерметизований зразок рідини (ЗЗР), що занурюють, на відміну від моніторингового середовища, має стабільні, наперед задані параметри кавітації (поріг, інтенсивність), тому що його хімічний склад і газонасиченість постійні, а не контро 47769 4 льовані домішки або вилучені, або відсутні. Коли ж радіонукліди із зараженої контрольованої рідини створять вторинний радіаційний фон в об'ємі ЗЗР, то поріг кавітації стандартного зразка рідини понизиться й по його зміні можна буде судити про радіаційне зараження моніторингового середовища. Щоб підвищити чутливість і точність кавітаційного способу детектування іонізуючих випромінювань, у ЗЗР бажано використовувати радіаційнонестабільні рідини, наприклад мономери, що радіаційно зшиваються, типу метилметакрилату. Справа в тому, що процес зшивки низькомолекулярних ланцюжків енергетично більш вигідне, чим радіаційне утворення бульбашки /3/, тобто перетворення енергії іонізуючого випромінювання на утворення центрів кавітації, якими в цьому випадку є радіаційно утворені обривки ланцюжків полімеру в мономері, відбувається більш ефективно. Зародки полімеризації, що радіаційно утворилися в ЗЗР, ще більше понизять поріг кавітації, у порівнянні з вихідним мономером, а їхня загальна кількість збільшить її інтенсивність, що полегшить процес фіксування величини цього порога й дозволить визначити поглинену в ЗЗР дозу іонізуючого випромінювання, що пропорційна числу мономерів, що зшилися. Таким чином, сукупність істотних ознак способу, що заявляється, дозволяє використати його для експрес-контролю радіаційного зараження середовища за рахунок спрощення його практичної реалізації, для моніторинга в потоках середовищ, що рухаються, і в середовищах мінливого, або невідомого хімічного складу, у тому числі газах. Одержуваний технічний результат може бути ефективно використаний для моніторинга (довгострокового спостереження) екологічної обстановки у водних басейнах рік, озер і т.п., контролю за зміною радіаційної обстановки у водах об'єкта «Укриття» Чорнобильської зони відчуження, контролю стічних вод з підприємств, пов'язаних з радіоактивними відходами, та на підприємствах, що використають у своєму технологічному колі радіоактивні джерела. Пропонований спосіб може бути реалізований наступним чином. До ультразвукового кавітатора, що представляє собою запаяну ампулу з рідкою радіаційнонестабільною речовиною (ЗЗР), наприклад, метилметакрилатом, з попередньо впаяними до ампули випромінювачем і приймачем ультразвукових хвиль, які мають відповідні вхідні й вихідні електричні контакти, приєднують генератор і приймач електричних коливань. Підвищуючи електричну напругу від генератора, що подається на вхід випромінювача ультразвукових хвиль, домагаються ультразвукової кавітації в ЗЗР. Початок (поріг) кавітації фіксують по появі на виході приймача ультразвукових хвиль відповідних електричних коливань - специфічного кавітаційного шуму, який, у свою чергу обробляється приймачем електричних коливань. Виміряні поріг кавітації, що характеризується електричною напругою від генератора, при якому виникає кавітаційний шум, та початкова інтенсивність цього шуму є паспортними характери 5 47769 стиками використаного ультразвукового кавітатора. Для розширення можливостей і підвищення точності вимірів радіаційних забруднень даним способом бажано паспортизувати кавітатор кривій U(T), де U - напруга генератора, при якої ультразвуковий приймач фіксує кавітаційний шум, Т - температура ЗЗР. Потім кавітатор занурюють у контрольовану рідину, наприклад у свердловині, і після закінчення заданого для виміру часу ЗЗР знов кавітирують і вимірюють новий поріг кавітації та інтенсивність кавітаціонного шуму. По різниці порогів судять про радіаційне зараження контрольованої рідини, а по інтенсивності кавітаційного шуму про поглинену в ЗЗР дозу випромінювання. Випромінювач і приймач ультразвукових хвиль бажано виконувати на основі п'єзокераміки, як найбільше температурно- й радіаційностабільного матеріалу. Отже, запропонований спосіб забезпечує оперативне і достовірне виявлення радіаційної токсичності природних і стічних вод, що вкрай важливо, наприклад, при виникненні аварійних ситуацій. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 Джерела інформації: 1. В.Д. Воловик, С.И. Иванов, Г.Ф. Попов. Акустическая кавитация от импульсных пучков заряженных частиц и гамма-квантов в некоторых конденсированных средах. Тезисы докладов VI международного симпозиума по нелинейной акустике. Москва, 1975, С. 291-294. 2. Р. Кнэпп, Дж. Дейли, Ф. Хэммит. Кавитация. Изд-во «Мир», Москва, 1974. 3. С.И. Иванов, А.Т. Каминский, В.Б. Шостак. Радиационно-стимулированная кавитация в контроле радиоактивного заражения жидкостей. Тези доповідей Наукової конференції "9 років після Чорнобильської аварії". Київ, ІЯД НАН України, 1995, С 13-15. 4. А. С. СССР №409569. Способ детектирования радиоактивных излучений. Опубл. Б.И. №19 от 03.12.74. 5. С. И. Иванов. Акустические шумы от радиационно-индуцированной кавитации. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, №490, серія фізична «Ядра, частинки, поля» вип. 3 /11/, 2000, С 80-82. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601