Алгоритм расчета плотности потока радона (222Rn) с поверхности земли – тема научной статьи по математике читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Алгоритм расчета плотности потока радона (222Rn) с поверхности земли – тема научной статьи по математике читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка Анемометр

методические указания му 2.6.1.2398-08 "радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности" (утв. главным государственным санитарным врачом рф 2 июля 2008 г.) | гарант

3. Общие положения

3.1. Целью настоящих МУ является обеспечение единых требований к организации и проведению радиационного контроля и гигиенической оценки по показателям радиационной безопасности земельных участков, отводимых под строительство жилых, общественных и производственных зданий и сооружений. Требования настоящих МУ направлены на обеспечение соблюдения действующих нормативов и критериев по ограничению облучения населения за счет природных и техногенных источников ионизирующего излучения в коммунальных и производственных условиях.

3.2. Настоящие МУ устанавливают порядок проведения радиационного контроля земельных участков, необходимый для санитарно-эпидемиологической оценки на соответствие требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов.

3.5. Радиационный контроль проводится на стадии выбора земельного участка под строительство объектов жилого, общественного и производственного назначения, стадии проектирования объектов строительства, а в необходимых случаях (см. п. 7.5) – при производстве земляных работ в ходе строительства.

3.6. Радиационный контроль земельных участков под строительство проводят испытательные лаборатории, аккредитованные в установленном порядке в данной области измерений (испытаний).

3.7. Результаты радиационного обследования земельных участков под строительство должны оформляться протоколом испытательной лаборатории, один экземпляр которого должен передаваться в территориальные органы Роспотребнадзора для оценки результатов измерений и подготовки санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии (несоответствии) данного участка требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов.

4. Требования к методикам и средствам радиационного контроля

4.1. Методики выполнения измерений показателей радиационной безопасности, результаты которых используются для санитарно-эпидемиологической оценки земельных участков под строительство, должны быть в установленном порядке метрологически аттестованы (стандартизованы).

4.2. Средства измерений, используемые для контроля показателей радиационной безопасности земельных участков, должны иметь действующие свидетельства о поверке.

4.3. Для измерений мощности дозы гамма-излучения на земельных участках должны применяться дозиметры гамма-излучения с техническими характеристиками:

Для 1-го этапа (гамма-съемка земельных участков) следует применять поисковые гамма-радиометры (например, типа СРП-68-01, СРП-88 и др.) или высокочувствительные дозиметры гамма-излучения, имеющие поисковый режим работы со звуковой индикацией. Поисковые гамма-радиометры (высокочувствительные дозиметры в поисковом режиме работы) должны обеспечивать регистрацию потока гамма-квантов в диапазоне энергий 0,05 – 3,00 МэВ при интенсивности от и выше.

Для 2-го этапа измерения (мощность дозы гамма-излучения в контрольных точках) применяются дозиметры, у которых:

– нижний предел диапазона измерения мощности дозы гамма-излучения составляет не более 0,1 мкЗв/ч при относительной погрешности не выше 60%; погрешность измерений мощности дозы на уровне 0,3 мкЗв/ч – не более 30%;

– “ход с жесткостью” в диапазоне энергий регистрируемых гамма-квантов от 0,05 до 3,00 МэВ – не более 25%.

4.5. Для определения радионуклидного состава и удельной активности радионуклидов в пробах грунта должны применяться методики и средства измерений (гамма-спектрометры), обеспечивающие определение удельной активности и в пробах на уровне не выше 10 Бк/кг, а – 100 Бк/кг с суммарной неопределенностью не более 40% при доверительной вероятности 0,95.

4.6. Ограничения на условия выполнения измерений при определении мощности дозы гамма-излучения и плотности потока радона с поверхности почв должны быть установлены в соответствующих методиках выполнения измерений.

5. Определение мощности дозы гамма-излучения и выявление локальных радиационных аномалий

5.1. Контроль мощности дозы гамма-излучения на земельных участках, отводимых под строительство жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, следует проводить в два этапа.

5.2. На первом этапе проводится гамма-съемка территории с целью выявления и локализации возможных радиационных аномалий и определения объема дозиметрического контроля при измерениях мощности дозы гамма-излучения.

5.2.1. Перед началом измерений проводится рекогносцировка участка с целью оценки его доступности и готовности для разбивки сети контрольных точек. На плане участка в масштабе 1:2000 или менее (в зависимости от площади участка) с привязкой к местности наносят контуры проектируемых зданий (сооружений).

5.2.2. Поисковая гамма-съемка на участке проводится по прямолинейным профилям, расстояние между которыми не должно превышать 1 м в пределах контура проектируемых зданий, 2,5 м – при площади участка до 1,0 га, 5 м – при площади от 1,0 до 5,0 га и 10 м – при площади участка свыше 5,0 га.

Проходя выбранные профили со скоростью не более 2 км/ч, непрерывно наблюдают за показаниями поискового радиометра с постоянным прослушиванием скорости счета импульсов в головной телефон. При этом блок детектирования радиометра должен совершать зигзагообразные движения перпендикулярно направлению прохождения выбранного профиля и находиться на расстоянии около 0,1 – 0,3 м от земли и не ближе 0,5 – 1,0 м от оператора.

5.2.3. Если по результатам гамма-съемки на участке не выявлено зон, в которых показания радиометра в 2 раза или более превышают среднее значение, характерное для остальной части земельного участка, или мощность дозы гамма-излучения не превышает 0,3 мкЗв/ч на земельных участках под строительство жилых и общественных зданий, или 0,6 мкЗв/ч – на участках под строительство производственных зданий и сооружений, то считается, что локальные радиационные аномалии на обследованной территории отсутствуют.

В точках с максимальными значениями мощности дозы, а также при наличии информации о возможном загрязнении территории техногенными радионуклидами обязательным является отбор проб грунта и анализ его радионуклидного состава.

5.2.5. Порядок радиологического обследования аномальных участков приведен в разд. 7.

5.4. Измерения мощности дозы гамма-излучения в контрольных точках проводят на высоте 1 м от поверхности земли. Число повторных измерений или время измерения (при использовании интегральных дозиметров) в каждой контрольной точке должно выбираться в соответствии с указаниями методик выполнения измерений или руководством по эксплуатации дозиметра.

5.5. За результат измерений мощности дозы гамма-излучения в каждой контрольной точке принимается среднее арифметическое по данным всех выполненных в ней измерений, а погрешность измерения рассчитывают в соответствии с описанием дозиметра или методикой выполнения измерений.

5.8. Если по результатам обследования земельного участка на нем не обнаружено радиационных аномалий, подлежащих ликвидации, или после ликвидации радиационных аномалий он соответствует условиям п. 5.2.3, а для среднего (или средневзвешенного) значения мощности дозы выполняется условие:

, (3)

в котором – стандартная неопределенность значения (или ), обусловленная вариацией мощности дозы на контролируемом участке, то земельный участок соответствует требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов по мощности дозы гамма-излучения для строительства любых объектов без ограничений.

Стандартная неопределенность значения (или ) рассчитывается по формуле:

, (4)

где: М – как и в формуле (2), общее количество зон, на которые разделен земельный участок, или общее число точек измерений на участке, на котором не выявлено зон с повышенными показаниями поискового радиометра.

5.9. Если на земельном участке не обнаружено радиационных аномалий, подлежащих ликвидации, и одновременно не выполняется условие (3), то для уточнения значения данного показателя участка необходимо выполнить дополнительные измерения мощности дозы гамма-излучения с применением дозиметров, имеющих меньшую погрешность, или увеличить число точек измерений*(4).

5.11. Если на участке под строительство производственных зданий и сооружений отсутствуют радиационные аномалии, подлежащие ликвидации, и при этом условие (5) не выполняется, то следует уточнить значения данного показателя в соответствии с п. 5.9.

5.12. По результатам определения мощности дозы гамма-излучения на земельных участках под строительство оформляют протокол испытаний, в который включают информацию, приведенную в Прилож. 1.

6. Определение потенциальной радоноопасности земельных участков

6.1. Основным признаком потенциальной радоноопасности земельных участков, значение которого подлежит определению при радиационном контроле, является плотность потока радона (ППР) с поверхности грунта на участке планируемой застройки в пределах контура проектируемых объектов строительства, R, мБк/(кв. м х с).

6.2. Определение численных значений ППР на земельном участке проводится в узлах сети контрольных точек, расположение которых выбирается следующим образом:

6.2.2. Если имеется привязка проектируемого здания на земельном участке под строительство, то измерения производятся только в пределах контура здания, при этом шаг сети контрольных точек должен приниматься из расчета не более 10 х 10 м, а общее число точек должно быть не менее 10, независимо от площади застройки здания.

Про анемометры:  Газовый котел отключился в самый мороз, дом промерз: можно ли получить компенсацию с газовиков? - Газ - Новости -

6.2.3. Сеть контрольных точек наносится на план участка и обозначается на местности. При этом в пределах площади застройки проектируемых зданий и сооружений контрольные точки располагаются по возможности равномерно.

6.3. Каждая контрольная точка располагается в центре площадки размером около 0,5 х 0,5 м, подготовленной к измерениям с соблюдением требований соответствующих методик выполнения измерений (МВИ). Результаты измерений должны заноситься в протокол испытаний, в который включают информацию, приведенную в Прилож. 1.

6.8. Если расположение контуров проектируемых объектов на участке не определено, и при этом для отдельных контрольных точек получены значения более 80 мБк/(кв. м х с), а для значения выполняется условие (9), то окончательную оценку соответствия земельного участка требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов по данному показателю для строительства жилых и общественных зданий следует принимать с учетом указаний п. 6.7 по результатам определения ППР в контуре проектируемых объектов после привязки их к плану земельного участка.

6.11. Если расположение контуров проектируемых объектов на участке не определено и при этом для отдельных контрольных точек на территории под строительство производственных зданий и сооружений получены значения более 250 мБк/(кв. м х с), а для значения выполняется условие (11), то окончательную оценку соответствия земельного участка требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов по данному показателю для строительства указанных объектов следует принимать с учетом указаний п. 6.10 по результатам определения ППР в контуре проектируемых зданий и сооружений после привязки их к плану территории.

7. Определение показателей радиационной безопасности грунта в пределах локальных радиационных аномалий

7.1. В радиационных аномалиях по п. 5.2.4 с помощью радиометра необходимо определить границы их локализации на поверхности почвы и точки с максимальными показаниями радиометра, которые необходимо выделить флажками или другими средствами и нанести на план участка.

7.5. Все работы по изъятию и перемещению грунтов на земельных участках, на которых выявлены радиационные аномалии, должны проводиться под радиационным контролем.

7.7. Если мощность дозы после снятия очередного слоя грунта достигает 1 мкЗв/ч, то отбор проб прекращают, а аномальный участок огораживают для исключения доступа посторонних лиц. Ликвидация участков радиоактивного загрязнения на территории осуществляется в соответствии с указаниями п. 7.3 специализированными организациями, имеющими лицензию на соответствующий вид деятельности.

7.8. Информация о всех случаях выявления локальных радиационных аномалий на обследуемых земельных участках должна быть сообщена в территориальные органы Роспотребнадзора.

8. Порядок санитарно-эпидемиологической оценки показателей радиационной безопасности земельных участков под строительство зданий и сооружений

8.1. Соответствие (несоответствие) земельного участка требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов под строительство зданий и сооружений устанавливается в санитарно-эпидемиологическом заключении, которое оформляется по результатам комплексного санитарно-эпидемиологического обследования земельного участка, включающего радиационный контроль и оценку показателей радиационной безопасности участка.

8.3. Если по результатам обследования земельного участка под строительство жилых домов, общественных зданий и сооружений установлено, что на участке отсутствуют локальные радиационные аномалии, а мощность дозы гамма-излучения и плотность потока радона с поверхности почвы соответствуют условиям п.п. 5.8 и 6.6 соответственно, то в санитарно-эпидемиологическом заключении указывается, что показатели радиационной безопасности участка соответствуют требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов (ОСПОРБ-99 и СП 2.6.1.1292-03).

8.4. Если по результатам обследования земельного участка под строительство производственных зданий и сооружений установлено, что на участке отсутствуют локальные радиационные аномалии, а мощность дозы гамма-излучения и плотность потока радона с поверхности почвы соответствуют условиям п.п. 5.10 и 6.9 соответственно, то в санитарно-эпидемиологическом заключении указывается, что показатели радиационной безопасности участка соответствуют требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов (ОСПОРБ-99 и СП 2.6.1.1292-03).

8.7. Если по результатам обследования земельного участка радиационные аномалии не выявлены (выявленные локальные радиационные аномалии, обусловленные загрязнением техногенными радионуклидами, ликвидированы), и по мощности дозы участок соответствует требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов, а значения ППР не соответствуют условиям п. 6.6 на участках под строительство жилых и общественных зданий (п. 6.9 – на участках под строительство производственных зданий), то в санитарно-эпидемиологическом заключении указывается, что его показатели радиационной безопасности соответствуют требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов, а в разделе заключения “Необходимые условия использования, хранения, транспортировки и меры безопасности:” указывается:

8.8. Если имеется объективная информация о высокой потенциальной радоноопасности территории (по данным измерений ОА и ЭРОА радона в близлежащих домах превышает установленные нормативы, высокое содержание в подстилающих породах и т.д.), то допускается в разделе заключения “Необходимые условия использования, хранения, транспортировки и меры безопасности:” указать, что “Необходимо выполнить дополнительные исследования для определения значений ППР на отметке подошвы фундамента проектируемых зданий и сооружений после рытья котлована” даже в тех случаях, когда значения ППР превышают 80 мБк/(кв. м х с) в единичных контрольных точках в пределах контура застройки жилых домов и общественных зданий и сооружений, и выполняется условие (9), или когда значения ППР превышают 250 мБк/(кв. м х с) в единичных контрольных точках в пределах контура застройки производственных зданий и сооружений, и выполняется условие (11).

9. Термины и определения

В настоящих Методических указаниях приняты следующие термины и определения.

10.1. Радон () и торон () – радиоактивные инертные газы, дочерние продукты распада радия соответственно.

10.2. Дочерние продукты радона – короткоживущие продукты распада радона от до .

10.3. Эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) радона – объемная активность радона в равновесии с его короткоживущими дочерними продуктами, которой соответствует такой же уровень скрытой энергии, что и у существующей неравновесной смеси.

10.4. Плотность потока радона с поверхности почв и грунтов – активность радона, проходящего через единицу поверхности грунта в единицу времени.

10.5. Радиационное обследование участков территорий под строительство зданий и сооружений – комплекс измерений (испытаний) с целью оценки величины радиологических показателей земельного участка для последующего установления соответствия их требованиям санитарных правил и гигиенических нормативов или определения содержания, последовательности и объема мероприятий по обеспечению радиационной безопасности населения.

10.6. Потенциально радоноопасная территория – территория, где геологические и геофизические характеристики подстилающих пород могут быть источником повышенного поступления радона в воздух зданий и сооружений.

10.7. Противорадоновые (радонозащитные) мероприятия – специальные организационные, инженерные и строительные мероприятия, направленные на снижение содержания радона в воздухе помещений.

______________________________

*(1) Величина данного показателя определяется на высоте 1,0 м от поверхности земли, если это не оговорено особо.

Радиационный контроль земельных участков под строительство зданий и сооружений жилого, общественного и производственного назначения должен включать поиск и выявление локальных радиационных аномалий на участках, а в случаях, перечисленных в п. 7.3, также определение радионуклидного состава и удельной активности радионуклидов в пробах почв и грунтов в соответствии с указаниями п.п. 7.6 и 7.7.

Если планируется использование перемещаемых в ходе строительства грунтов для обратной засыпки, благоустройства территорий и т.п., то обязательным является анализ соответствия радиологических показателей грунтов требованиям п. 5.3.4 НРБ-99.

*(2) Признаком наличия локализованного источника гамма-излучения вблизи поверхности почвы является заметное снижение мощности дозы при увеличении высоты расположения дозиметра над поверхностью земли в пределах аномалии или возрастание мощности дозы по глубине от поверхности почвы на аномальном участке.

*(3) Дозиметры гамма-излучения разного типа характеризуются разным значением собственного фона и отклика на космическое излучение (), значение которого при необходимости может быть определено над водной поверхностью при глубине воды не менее 5 м и расстоянии до берега не менее 50 м.

*(4) В таких случаях целесообразно для измерений мощности дозы применять дозиметры с известными значениями собственного фона и отклика на космическое излучение () или определять его в соответствии с указаниями п. 5.6, а за результат измерения мощности дозы в данной точке принимать разность между показаниями дозиметра и значением .

*(5) Вскрытие почвы следует производить на участке размерами не менее 0,5 х 0,5 м путем послойного снятия грунта на глубину не менее 0,3 м от поверхности земли.

Алгоритм расчета плотности потока радона (222rn) с поверхности земли

ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2008 Математика и механика № 3(4)

УДК 550.338

Р.И. Паровик, П.П. Фирстов

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПЛОТНОСТИ ПОТОКА РАДОНА (22^п)

С ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Предложен алгоритм расчета плотности потока радона (ППР), на основе которого разработана программа («РЭКСЭМ») его расчета и визуализации одновременно с исходными данными. Программа прошла тестирования на данных, полученных сетью станций мониторинга подпочвенного радона в районе Петропавловск – Камчатского геодинамического полигона.

Ключевые слова: радон, плотность потока радона, перенос радона.

В последние десятилетия уделяется повышенное внимание к поиску предвестников землетрясений в сейсмоэманационных эффектах. В работах [1 – 4] показана перспективность таких исследований и предложен ряд новых подходов, в которых рассматриваются методы исследования массопереноса почвенного радона, с целью поиска предвестников сильных землетрясений, причем расчеты проводятся с помощью диффузионно-конвективной модели [5]. На Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне регистрация Rn в каждом пункте осуществляется в двух точках на различных глубинах в рыхлых отложениях, которые рассматриваются как относительно однородная и пористая среда [6]. Как показано в работе [4], для такой среды в динамике Яп будет слабо выражена реакция на изменение напряженно-деформированного состояния геосреды. Это связано с тем, что изменение скорости конвекции не может привести к росту объемной активности (ОА) Яп выше ее фонового значения [7].

Про анемометры:  Измерение - электрический потенциал - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Авторы работы [7] предлагают для повышения эффективности выделения предвестниковых аномалий использовать параметр, связанный с ростом скорости конвекции – плотность потока радона (ППР) с поверхности земли. Увеличение скорости конвекции приводит к увеличению конвективного потока и как следствие к увеличению ППР на земной поверхности. Расчеты показали, что увеличение скорости конвекции в два раза приводят к росту ППР в 4 раза, в тоже время рост концентрации Яп увеличивается всего в два раза, причем в неоднородной среде ППР ещё более чувствительна к вариациям скорости конвекции. В работе [8] была реализована эта идея, где расчет ППР с поверхности земли проводился с помощью эмпирической формулы [9].

Естественно, что при поисках предвестниковых аномалий необходимо учитывать влияние вариаций метеорологических величин, в частности атмосферного давления. Исходные данные, полученные на сети станций, подвергались барокомпенсации по методике А.А. Любушина.

В настоящей работе рассмотрен алгоритм расчета ППР с поверхности земли, который представляет собой решение некорректной обратной задачи массопере-носа радона в приземный слой атмосферы. Данный алгоритм реализован в программе для обработки геофизических данных РЭКСЭМ [11], где также реализован метод расчета ППР рассмотренный выше. Программа проводит обработку экспериментальных данных и визуализацию расчетов ППР, выделяет аномальные

значения в зависимости от превышения над уровнем фона. Данная методика прошла тестирование на данных сети станций мониторинга подпочвенного радона на Камчатке [10].

1. Вычисление плотности потока на земной поверхности как решение обратной задачи массопереноса радона

1.1. Постановка задачи

Задача нахождения ППР на земной поверхности по измеренным значениям концентраций радона Ыех на различных глубинах с краевыми условиями имеет следующий вид [5] :

дЫ (г, < ) = в _ ^«(£,0 _ш г> , ) е>

дї е дг2 дг

N(2,0) = N^, г = 0,

дN (г, г) (1)

= ч(г),

дг

.Ы (, 1 ] ) = Ыех ■

Здесь N = Q/n^, Бк/м3 – фоновая концентрация радона на заданной глубине для данного района мониторинга; 2, Бк/(м3-с) – скорость образования (эманирования) радона в грунте; п- пористость грунта; ^, с-1 – постоянная полураспада радона; Д м2/с – коэффициент диффузии радона в грунте; Д=Д/п, м2/с – эффективный коэффициент диффузии; V, м/с – скорость конвективного потока радона; qc, Бк/(м2-с) – постоянная единичная ППР на земной поверхности; М^,/), Бк/м3 – объемная концентрация радона. В данной модели предполагается, что процесс массо-переноса радона на земную поверхность в некоторый момент времени является установившимся. Поэтому параметры модели являются константами и также предполагаются известными.

Для задачи (1) оценка ППР на поверхности по экспериментальным данным является обратной некорректной задачей геофизики, так как не задано ни одного граничного условия при г = 0.

1.2. Алгоритм решения обратной задачи массопереноса радона

Рассмотрим алгоритм решения задачи по определению ППР, основываясь на приближенном соответствии между измеренной концентрацией Яп для нескольких разноглубинных датчиков и рассчитанной концентрации по диффузионноконвективной модели [5,12].

Алгоритм решения можно разделить на следующие этапы:

1) аппроксимация искомой ППР постоянной единичной ППР и решение соответствующей прямой задачи по определению концентрации Яп в точках наблюдения;

2) представление решения прямой задачи массопереноса Яп как суперпозиции его элементарных блоков с помощью интегральной формулы Дюамеля;

3) минимизация невязки между концентрацией Яп, полученной экспериментальным путем и рассчитанной по модели методом наименьших квадратов.

1.3. Аппроксимация ППР ступенчатой единичной функцией

Для решения прямой задачи массопереноса радона аппроксимируем ППР на земной поверхности постоянной единичной функцией:

На поверхности ППР аппроксимируется ступенчатой единичной плотностью. На интервалах времени т1/2, т3/2,…., тМ-1/2 используются значения плотности потока qbq2,…, qM в моменты времени ім: от 0 до т1, от т1 до т2, от тМ-1 до тм.

1.4. Решение прямой задачи массопереноса радона

Прямая задача массопереноса радона на земную поверхность представляет собой дифференциальное уравнение в частных производных с начальными и граничными условиями [І2]:

Это решение описывает процесс изменения концентрации Яп в рыхлых отложениях под воздействием постоянной единичной плотности потока qc в моменты времени г. Дифференцируя решение (3) по qc, получаем выражение для коэффициента чувствительности ф(г,г) = 5ЛГ(г,г)^с = – да2ДеН/(^п), причем если коэффициенты чувствительности малы или коррелированны, то задача оценивания становится трудной и чувствительной к погрешностям измерений.

Согласно аппроксимации ППР в виде единичной функции и теореме Дюамеля о представлении решения в виде суперпозиции элементарных блоков его решений по соответствующим интервалам времени имеем

Д(г,/М) = Д д^ф^м-То) – ф^м – Ті)] д2[ф(2,гм – Ті) – ф(г,?м – т2)] ….

дм[ф(г,гм – Тм-і) – ф(2,?м – Тм)],

Здесь ф(г, гм) – элементарное решение в 1М момент времени. Выражение (4) можно упростить, записав его в следующей дискретной форме:

^ N(z,0) = No, t = О,

(2)

-De ndN ( ’1) vnN (о, t ) = qc.

д z=0

Решение задачи (2) можно получить интегральным преобразованием:

N(z,t) = (N – qc) m2DeH/(^n),

H = H1 H2 – H3, H1 = (m n)exp((m – n)z) erfc(z/(4Det)1/2 – n(Dei)1/2), H2 = (m – n) exp((m n)z) erfc(z/(4Det)1/2 n(Dei)1/2),

H3 = 2exp(-zm – ^i) erfc(z/(4Det)1/2 – m(Det)1/2), m = v/(2De), n = (v2 4De^)1/2/(2De).

(З)

1.5. Интегральная формула Дюамеля

ф(^ ім – Тм) = фМ)], M = 0, 1, 2,…, i.

(4)

м

N (г, 1м ) = ^ Е qnAy (г, 1м-„ ), Аф (г, 1м-„ ) = Ф (г, ^-п-и )-ф (г, 1м-„ ), (5)

П= 1

которое называется интегральной формулой Дюамеля. Опуская индексы его можно переписать в следующей простой форме:

м

КМ = Х ЧпЛФм-п ■ (6)

п= 1

При решении обратных задач массопереноса радона на земную поверхность, выражение (6) является важным, так как устанавливает удобную связь между концентрацией Rn и ППР на поверхности. Так как ППР изменяется по времени, то выражение (6) дает численный результат.

1.6. Метод наименьших квадратов для обратной задачи массопереноса радона

Если у нас имеется J датчиков измерения концентрации Rn, расположенных на различных глубинах, то тогда для каждой точки наблюдения получаем:

КЫ = ^1м|?м =0 ,

^гш = ^2м|?м =0 ^21^М, (7)

= -^уш|?м =0 фу 1 Чш ■

Между измеренной и рассчитанной концентрациями Яп довольно сложно установить точное согласование, так как единственную составляющую ППР трудно выбрать чтобы выполнялось равенство Щм = -^е1. Поэтому согласование должно выполняться в некотором усредненном приближении. Оценим дм с учетом (7) методом наименьших квадратов:

J . .2

5 =

]=

Минимизируем функционал невязки (8) по составляющей плотности потока дм, что сводится к нахождению нулей производных по параметру дм:

J г М-1 л

X I Кех – X Я л Аф ум – – ^ 1ф л

Ям = ————^—————-— . (9)

2

Е ф£1

к=1

Замечание. Предлагаемый алгоритм решения обратной задачи по нахождению ППР имеет один недостаток – чувствительность к погрешностям измерения при малых шагах по времени (секунды) [12]. Однако регистрация экспериментальных данных сети мониторинга радона осуществляется с шагом дискретизации 6,0 ч-1, поэтому при реализации данного алгоритма чувствительность к погрешностям измерения является не высокой.

2. Экспериментальные данные и результаты расчетов

В пункте «Институт» (ИНС), располагающемся рядом со зданием Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, осуществляется регистрация объемной активности (ОА) Яп в подпочвенном воздухе на глубине один метр от пола под-

земного бункера глубиной 2,5 м (зона аэрации) и с поверхности пола. Над бункером на поверхности земли установлен металлический контейнер, причем подземный бункер через контейнер и систему труб вентилируется за счет естественной конвекции воздуха. В наземном контейнере и подземном бункере установлены датчики температуры и атмосферного давления. Регистрация всех параметров осуществляется с помощью двух измерительных приборов ALMEMO 2590-9 с частотой дискретизации 6,0 ч-1 [8].

Как показало сравнение метеорологических величин в подземном бункере и наземном контейнере, в подземном бункере в летнее время, за счет больших вариации температуры в наземном контейнере, четко прослеживается суточные колебания атмосферного давления, которые хорошо видны на рис. 1, а, где показана динамика ОА Rn за период 20 июля – 29 августа 2006 г. в зоне аэрации и с поверхности. На рис. 1, а видно, что с 13 по 22 августа наблюдается увеличение амплитуды объемной активности Яп на обоих каналах, причем в зоне аэрации превышение составляет 115%, а на поверхности 130% от фона. На рис. 1, б приведена расчетная кривая ППР, вычисленная по описанной выше методике с помощью программы «РЭКСЭМ» со следующими значениями параметров: А1 = 0,2 м, А1 = 1,2 м, Б = 5,5-10-7 м2/с, V = 5• 10-5 м/с, X = 2,1-Ю-6 с-1. В расчетных кривых ППР превышение амплитуды над фоном для аномального периода составляет более 160%, что подтверждает более высокую чувствительность ППР по сравнению с динамическими параметрами ОА Яп.

Про анемометры:  Сегодня ночью сработал датчик газа. Я рад | Пикабу

н

О

О

я

со

я

5

3

я

*0

ю

О

ш ‘у’

о ^

к ^

* Ш

о

я

н

о

ч

С

Рис. 1. Динамика объемной активности радона (а) и вычисленная плотность потока радона (б) за период 20 июля – 29 августа 2006 г. 1 – зона аэрации, 2 – поверхность пола подземного бункера

В дальнейшем планируется использовать предложенную методику расчета ППР с поверхности земли в реальном времени с целью мониторинга изменений напряженно-деформированного состояния геосреды в районе Петропавловск-Камчатского геодинамического полигона для прогноза сильных землетрясений южной Камчатки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рудаков В.П. Сейсмоэманационные эффекты геологических структур // Проблемы геофизики XXI в. Кн. 2. М.: Наука, 2003. С. 95 – 113.

2. Dubinchuk V.T. Radon as a precursor of earthquakes // Isotopic geochemical precursors of earthquakes and volcanic eruption. Vienna, 1991. P. 6 – 22.

3. Virk H.S., Baljinder Singh. Radon anomalies in soil-gas and groundwater as earthquake precursor phenomena // Tectonophysics. 1993. V. 227. P. 215 – 224.

4. Nasaroff W.W., Nero A.V. (Eds). Soil as a source of indoor radon: generation, migration and entry. Radon and its decay products in indoor air // A Wiley-Interscience publications, 1988. P. 57-112.

5. Новиков Г.Ф., Капков Ю.Н. Радиоактивные методы разведки. М.: Недра, 1965. 750 с.

6. Фирстов П.П., Рудаков В.П. Результаты регистрации подпочвенного радона в 1997 -2000 гг. на Петропавловск-Камчатском геодинамическом полигоне // Вулканология и сейсмология. 2003. № 1. С. 26 – 41.

7. Яковлева В.С, Каратаев В.Д. Плотность потока радона с поверхности земли как возможный индикатор изменений напряженно-деформированного состояния геологической среды // Вулканология и сейсмология. 2007. № 1. С. 74 – 77.

8. Фирстов П.П., Широков В.А., Руленко О.П., Яковлева В.С, Исаев А.В., Малышева О.П. О связи динамики подпочвенного радона (222Rn) и водорода с сейсмической активностью Камчатки в июле-августе 2004 г. // Вулканология и сейсмология. 2006. № 5. C. 49 – 59.

9. Рыжакова Н.К., Яковлева В.С. Патент РФ № 2212688 от 20.09.2003. Способ определения плотности потока с поверхности земли.

10. Фирстов П.П., Пономарев ЕА., Чернева Н.В., Паровик Р.И. Исследование кинематических и динамических параметров эманации подпочвенного радона в период активации сейсмичности Камчатки в августе 2006 г. // Солнечно-земные связи и предвестники землетрясений: Сб. науч. докл. IV Междунар. науч. конф., с. Паратунка, Камчатская обл., 2007 г. С. 464 – 469.

11. Паровик Р.И. Программа обработки геофизических данных «РЭКСЭМ» // Телеграф отрасли фонда алгоритмов и программ. Инновации в науке и образовании. М.: Издательский дом Святогор, 2007. № 5. С. 19.

12. Бек Дж., Блакуэлл Б., Сент-Клэр Ч. Некорректные обратные задачи теплопроводности. М.: Мир, 1989. 312 с.

Статья принята в печать 08.09.2008г.

Заказать измерение радона – цена

Радиационная лаборатория нашей компании проводит исследования радоноопасности территории и помещений, в строгом соответствии с методиками и выдает официальный протокол. Будем рады сотрудничать! 

Вы можете ознакомиться с нашими выполненными объектами, примерными ценами в подразделе прайс-лист. Обращайтесь!

Как проходит измерение?

Существенное влияние на плотность потока радона оказывают погодные условия (особенно температура и атмосферное давление). Поэтому зимой и в дождливую погоду измерения значительно затруднены.

Для исследований выбирают участки, грунт на которых наиболее сухой и рыхлый. Именно в таких местах плотность потока радона максимальна.

Территории, планируемые под застройку, условно разбивают на участки размером 20х10 метров. В случае если измеряется территория, которая не предназначается под застройку, то её делят на участки 50х25 метров.

В каждом контрольном участке одновременно измеряют активность радона в минимум двух точках, расстояние между которыми равняется 0,2-1 метра. В одной точке измерения проводят на глубине 20-50 сантиметров, а в другой — на глубине, которая в 2 раза больше.

Расстояние между точками ограничено небольшим диапазоном неслучайно. Максимальное расстояние, равное метру, связано с тем, что для получения правильных результатов характеристики почв должны быть одинаковыми. Минимальная дистанция приравнивается к 20 сантиметрам из-за технических сложностей, возникающих при проведении измерительных работ на меньших расстояниях.

Существует несколько причин, связанных с выбором глубин от 20 сантиметров до метра:

  • на указанных глубинах изменение объёмной активности происходит относительно быстро, благодаря чему удается уменьшить погрешность вычисления плотности потока радона;
  • если глубина будет меньше 20 сантиметров, то на определяемую величину будут сильно влиять атмосферные условия, из-за чего снижается достоверность результатов;
  • если глубина больше метра, то стоимость исследований увеличивается, а их точность уменьшается.

В месте расположения контрольной точки подготавливают квадратную площадку, стороны которой должны быть не менее 50 сантиметров. Площадку освобождают от мусора, больших камней и растений. Выкапывают лунки необходимой глубины, диаметр которых не меньше 15 сантиметров.

В них помещают на 4-10 часов накопительные камеры, предварительно их встряхнув, чтобы равномерно распределить рабочий слой угля. Затем ёмкости вынимают и перевозят в лабораторию, где производят необходимые измерения при помощи радиометров. Исследования должны проводиться через 3-12 часов (не раньше и не позже) после того, как накопительную камеру уберут из контрольной точки.

Камеральные работы по определению содержания радонаФото 3. Камеральные работы по определению содержания радона.

Когда проводят измерения?

Измерение плотности потока радона необходимо для того, чтобы оценить опасность территории относительно радона при осуществлении инженерных и экологических работ. Подобные исследования проводят на участках, на которых планируется строительство жилых домов или общественных сооружений.

Измерение плотности потока радона с помощью прибора МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОНИТОРИНГА РАДОНА КАМЕРА-01Фото 1. Измерение плотности потока радона с помощью многофункционального измерительного комплекса для мониторинаг радона «КАМЕРА-01».

Когда радон представляет опасность?

Особенно опасен радон в помещении, где он способен накапливаться. На открытом воздухе его опасность уменьшается. В любом здании уровень радона выше, чем на улице.

Основная часть радиоактивного газа поступает в жильё человека с почвы и с подпочвенных пород. Величиной, характеризующей радоновую опасность грунта, является плотность потока радона. Она указывает на интенсивность выхода газа на поверхность земли.

Различают 3 класса радоноопасности участка:

  • первый класс (ППК менее 80 миллибеккерелей на квадратный метр за секунду) — для защиты достаточно обычной вентиляции);
  • второй класс (ППК равен 80–200 мБк/м2*с) — необходима умеренная защита;
  • третий класс (ППК более 200 мБк/м2*с) — требуется усиленная защита.

Кто проводит исследования?

Измерения проводят организации, прошедшие аккредитацию Федеральной службы по аккредитации России. Они имеют в своём распоряжении метрологически аттестованное оборудование и необходимое программное обеспечение. Все работы проходят в соответствии с установленной методикой. Именно такой организацией является радиационная лаборатория компании ЭкоЭксперт.

аттестат аккредитации радиационной лабораторииФото 2. Аттестат аккредитации лаборатории радиационного контроля ООО “ЭкоЭксперт”.

Методы измерения плотности потока радона

Существует несколько способов измерения плотности потока радона. В основе большинства из них лежит диффузионно-конвективная модель перемещения радиоактивного элемента в почве. Чтобы провести подобные измерения, необходимо знать физико-геологические параметры грунта и рассчитать скорость конвекции.

Но свойства грунта описываются при помощи семи параметров, при измерении каждого из которых наблюдается определённая погрешность, что приводит к заметным отклонениям в результатах измерения плотности радона. Существенная погрешность также наблюдается при определении скорости конвекции, так как используемая формула не учитывает процесс теплообмена и оборота влаги.

Поэтому особую популярность получил метод, при котором для определения плотности потока радона используют ёмкости с активированным углем, обладающим способностью абсорбировать радон. Такой способ не требует определения свойств грунта и расчёта скорости конвекции. Поэтому он позволяет упростить исследования и значительно повысить их достоверность.

Причины повышения уровня радона

Концентрация радона в помещении может повышаться в следующих случаях:

  • если здание построено на радоноопасном грунте;
  • при использовании для строительства некачественных материалов, не прошедших радиационный контроль;
  • в зимний период (в результате большой разности температур);
  • при наличии щелей, позволяющих проникать радону внутрь помещения — трещин в перекрытиях, некачественно герметизированных коммуникационных вводов.

Результаты диагностики

Все результаты заносятся в протокол в соответствии с установленной формой. В отчёте отмечаются название строительного или существующего объекта, его адрес, дата исследований, погодные условия, место экспонирования накопительных камер и его продолжительность.

Основываясь на результатах исследования, делают выводы о радоноопасности территории. В случае высокой плотности радиоактивного элемента участок объявляется радоноопасным, что потребует внесения корректив в проект строительства и внедрения защитных мероприятий.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий