"В память о времени и людях": Полнотекстовая база данных об Озёрске
Экология

вернуться назад

Г.И. Антоненко
МЕТОДЫ ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

      Автором публикуемой сегодня статьи является Г.И. АНТОНЕНКО, свыше 30 лет работавший на ОНИС. У читателей может сложиться впечатление, что данная публикация более подходит для какого-либо научно-популярного издания, однако проследить пути развития методов высокой чувствительности в ОНИС, хотя бы для самообразования, будет для читателей "ОВ" небесполезно. К тому же данная работа имеет и практическое приложение, о важности которого говорить не приходится.

      Вскоре после аварии 1957 года, сформировавшей Восточно-Уральский радиоактивный след, в поселке Ворошиловский была создана Опытная научно-исследовательская станция (ОНИС), первоначально призванная проводить научно-исследовательские работы по изучению закономерностей накопления радиоактивных веществ в сельскохозяйственных продуктах и агрохимических приемов снижения накопления этих веществ в растениях. В последующие годы, по мере "взросления" организации, перед учеными ОНИС ставились и другие задачи, успешное решение которых стало возможным благодаря наличию мощной аналитической базы с использованием существующих, усовершенствованных либо разработанных специалистами физико-химической лаборатории ОНИС методов массового анализа высокой чувствительности.

      К сожалению, как в то время, так и сейчас отечественное приборостроение не уделяет достаточного внимания развитию инструментального обеспечения, которое в полной мере обеспечило бы решение задач по радиационному мониторингу, и выполнение радиоэкологических исследований на прилегающей к ПО "Маяк" территории. Использование же зарубежной аппаратуры в силу ряда объективных причин, как правило, не приводит к желаемым результатам. Поэтому часто единственным выходом является усовершенствование существующих или разработка новых радиометров и спектрометров высокой чувствительности с использованием выпускаемых отечественной промышленностью приборов, деталей и материалов.

      Основная тяжесть по созданию высокочувствительной радиометрической аппаратуры легла на плечи специалистов-физиков ОНИС, возглавляемых сначала Л.Н. Тюменевым, а затем автором этих строк. Тесным было сотрудничество и со специалистами-химиками под руководством А.В. Ивановой и, позднее, Н.Б. Остреровой. На мой взгляд, наиболее значительный вклад в эти разработки внесли специалисты-физики В.В. Полубарьев, Г.П. Власов, В.И. Болотов, Н.А. Яковлева, Н.П. Пасхин, Ю.С. Осокин; специалисты-химики Е.А. Ламовцева, В.А. Уханова, Т.Б. Егурнева, А.М. Трухманова, Р.Б. Богатова, З.В. Вологодская.

      Методическое обеспечение осуществляла В.И. Савина, конструкторские и механические работы возглавлял В.П. Колтунов. Постоянную заботу и внимание к разработке этих методов проявлял бывший начальник ОНИС Е.А. Федоров.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ-90

      Стронций-90, хорошо известный бета-излучатель с периодом полураспада около 30 лет, по группе радиационной опасности относится к одному из самых значимых в практическом отношении радионуклидов. Поэтому особое внимание ученых-радиоэкологов было сосредоточено именно на нем, однако метода высокой чувствительности при его изучении не было. И вот уже в течение первых лет существования ОНИС его специалистами создается макет бета-радиометра с низким фоном и отрабатывается метод выделения стронция. Дальнейшее усовершенствование и развитие этого метода привело к становлению радиохимического способа выделения стронция оксалатно-нитратным методом и созданию радиометра с низким фоном МФ-60, который по своим параметрам стоит в одном ряду с лучшими зарубежными аналогами и является одним из лучших в мире. Он применялся при выполнении ряда крупных научно-исследовательских работ, нашедших отражение, в частности, в рекомендациях по реабилитации сельскохозяйственных земель ВУРСа.

      Следующим этапом явилась разработка экспрессного метода массового определения стронция-90 по натрию-90 способом толстого слоя в пробах почвы с помощью разработанного сцинтилляционного бета-спектрометра БС-70, одного из первых в мировой практике. С помощью этого спектрометра впервые в стране была успешно решена задача определения на радиационную чистоту стали, предназначенной для использования в народном хозяйстве. В последние годы специалисты служб СЭС проявляют повышенный интерес к этому методу, с помощью которого они смогут осуществить экспрессный радиационный контроль продуктов питания, и в первую очередь на рынках населенных пунктов, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИТИЯ

      Начало разработки специалистами ОНИС высокочувствительного метода массового определения трития следует отнести к 1967 году. В это время на ПО "Маяк" ученым ЦЗЛ Б.М. Семеновым была заложена основа метода определения трития с помощью жидкостного сцинтилляционного радиометра. Этот метод и был взят за основу при выполнении задачи по выяснению радиационной обстановки на территориях, прилегающих к ПО "Маяк".

      После напряженных совместных усилий специалистов физико-химической лаборатории в 1968 году заработал первый в ОНИС метод определения трития на уровне тысяч беккерелей на литр воды с использованием экспериментального макета радиометра. Вскоре был создан и первый жидкостный сцинтилляционный радиометр ЖУ-2 с чувствительностью 370 беккерелей на литр воды. Этот метод получил широкое распространение и долгие годы надежно работал в ряде подразделений ПО "Маяк" и на других предприятиях страны.

      Проведение радиационного мониторинга и гидрологических работ на территории, прилегающей к промплощадке комбината, стало возможным благодаря дальнейшему усовершенствованию метода массового определения трития путем разработки сцинтилляционного радиометра ЖУ-2М. И, наконец, в последние годы удалось повысить чувствительность метода до фоновых значений благодаря созданию единственного в стране уникального жидкостного сцинтилляционного радиометра РЖБ-АС. По своим параметрам этот прибор стоит в одном ряду с лучшими зарубежными аналогами.

      В прошлой публикации о методах высокой чувствительности речь шла, в частности, и о методах определения трития. К сказанному следует добавить, что столь пристальное внимание к бета-излучателю с периодом полураспада около 12 лет уделяется по трем причинам. Во-первых, не существует реальных способов очистки выбросов и сбросов предприятий ядерно-энергетического цикла от трития. Во-вторых, из-за повышенной миграции этого радионуклида сами предприятия становятся в конечном итоге глобальными источниками излучения, ибо тритий легко включается в геохимические и гидрогеологические циклы. В-третьих, являясь изотопом водорода, тритий активно включается в структуру ДНК и может вызывать индуцированные эффекты. Именно из этого и вытекает необходимость радиационного контроля за тритием.

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА-14

      Высокочувствительный метод массового определения углерода-14 в объектах окружающей среды с удельной активностью ниже фоновых значений впервые в мире был разработан специалистами ОНИС в 1984 году по заданию руководства предприятия ПО "Маяк" и лично И.А. Терновского, одного из самых эрудированных и технически грамотных специалистов-физиков.

      Углерод-14 с периодом полураспада 5730 лет характеризуется высокой подвижностью в окружающей среде. За счет естественных процессов, происходящих в атмосфере, он перемещается на большие расстояния и активно включается в биологические процессы живых организмов. Углерод-14 является внутренним облучателем, действие которого обусловлено бета-излучение и ядрами отдачи азота, возникающими в результате распада радионуклида. Особое значение имеет включение углерода-14 в состав генетически связанных структур, что может повлечь за собой нежелательные генетические эффекты.

      Взяв за основу все лучшие из существующих методов, мы пошли своим путем. При разработке метода пригодился и полученный ранее опыт по созданию жидкостных сцинтилляционных радиометров, за основу была взята конструкция ЖУ-2М, получившая в своем дальнейшем развитии название ЖУ-2МС, предназначенная для массового определения углерода-14 в форме карбоната кальция. Аналога такого радиометра мировая практика не знает. Разработанный метод позволил впервые оценить радиационную обстановку по углероду-14 в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения предприятия "Маяк". Анализ полученной информации показал достаточно низкий уровень загрязнения территории, прилегающей к предприятию, превышающей фоновый уровень не более чем в 2-3 раза. В дальнейшем полученная информация была подтверждена ведущими специалистами из Ленинграда. С помощью этого метода был проведен ряд приоритетных радиоэкологических исследований Р.П. Пономаревой, В.П. Шиловым, выполненных в ОНИС, и медико-биологических исследований, выполненных в ФИБ-1 С.Н. Деминым. В дальнейшем по просьбе "зеленых" из Свердловска была уточнена радиационная обстановка по углероду-14 на территории, прилегающей к Белоярской АЭС. Применение разработанного метода позволило ученым ОНИС, автору статьи и В.З. Мартюшову получить первичную информацию по определению углерода-14 в животных и растительных тканях в 30-километровой зоне Чернобыльской АЭС. Результаты исследований показали, что превышение фоновых значений колебалось от 2-3 до 20 раз. Эти данные были впоследствии доложены да 3-й научно-технической конференции по результатам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, состоявшейся в п. Зеленый Мыс в мае 1992 года, и вызвали повышенный интерес ученых.

ДРУГИЕ МЕТОДЫ

      Наряду с вышеизложенными, специалистами ОНИС уделялось внимание и развитию других методов. Метод определения йода-129 с периодом полураспада 1,57 на 10 в седьмой степени лет получил развитие в радиоэкологической лаборатории, возглавляемой Б.С. Пристером. Предварительная подготовка исследуемых образцов осуществлялась нейтронно-активационным методом с последующим их измерением на серийном сцинтилляционном гамма-спектрометре СГС-200. С помощью этого метода впервые была сделана оценка радиационной обстановки по йоду-129 на территории, прилегающей к ПО "Маяк". После получения запланированной информации этот метод из-за высокой дороговизны и большой трудоемкости вскоре был законсервирован.

      Повышение чувствительности сцинтилляционного метода определения радионуклидов по гамма-излучению и, в первую очередь, цезия-137 до фоновых значений было достигнуто вследствие разработки уникального гамма-спектрометра с защитным сцинтиллятором ГСАС-10, предназначенного для определения малых объемов исследуемых образцов и внедрения серийного спектрометра СГС-200 для больших объемов. Получает дальнейшее развитие и зарядовый метод.

      Развиты и продолжают совершенствоваться методы массового определения низкой активности плутония сцинтилляционным методом после анионообменного их выделения на разработанном альфа-радиометре АР-5 и серийном усовершенствованном АРС-1, а также зарядовым методом после последующего электролитического осаждения из элюата на альфа-спектрометре СЭС-13.

      Разработан также ряд методов специального назначения. Например, для изучения поведения йода в организме животных предложен метод прижизненного определения йода-131, с помощью которого проводил уникальное исследование Л.В. Богатов, используя разработанный портативный прибор ПИЖ-1 с гибкой связью и плавающим фиксатором детектора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Итак, в ОНИС найдены новые подходы к развитию методов: оригинальные технические решения при разработке блоков детектирования и электронных схем, совершенствование радиохимических методов и выбор оптимальных условий измерения, защищенные почти двумя десятками изобретений. Предложенные методы метрологически аттестованы либо на российском уровне, либо на уровне предприятия с помощью специалистов лаборатории Госповерки бывшего метролога А.А. Казакова и метролога С.Н. Петровой. Разработанные методы получали и получают распространение в ряде организаций страны.

      Богатейший опыт, накопленный при развитии методов высокой чувствительности, позволил специалистам ОНИС в 1986 году в течение двух-трех недель организовать на Украине и Белоруссии определение стронция-90 и суммарной бета-активности в сельскохозяйственной продукции к почве в районах, загрязненных чернобыльской аварией. Специалисты ОНИС первыми предложили экспрессный метод определения суммарной бета-активности в объектах окружающей среды. Предложенный метод почти на два порядка превосходил по чувствительности существовавшие в то время методы.

      Как бы ни хороши были методы, разработанные в ОНИС, их надо постоянно развивать и совершенствовать. В ОНИС сейчас таких возможностей не стало, и, по мнению автора, остается единственный выход - объединить усилия методистов ОНИС, ЦЗЛ, СЭС, ФИБ-1 и прибористов СКБ АП. Примером такого сотрудничества служит совместная работа автора статьи и ведущего специалиста СКБ АП Ю.В. Кулишова по усовершенствованию методов определения трития и углерода-14 по заказу Чувашского радиологического центра. Поэтому создание такой специализированной организации, как СКБ АП, по-моему, явление закономерное. Его специалисты могут и должны создавать современные спектрометры и радиометры с учетом последних достижений науки и техники.

      В заключение автор выражает благодарность А.Ф. Лызлову за техническое содействие и постоянное внимание при разработке методов высокой чувствительности.



Источник: Антоненко Г.И. Методы высокой чувствительности: [Деятельность ОНИС] // Озерский вестник. - 1996. - 31 мая, 13 июня.