Моделирование радиоактивного заражения местности методом случайных сложений

  • Ekaterina Mihailovna Moiseeva Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) http://orcid.org/0000-0001-6897-5603
  • Victor Victorovich Tatarinov Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) http://orcid.org/0000-0002-6261-6156
  • Alexey Sergeevich Dutov Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) http://orcid.org/0000-0002-6360-523X

Аннотация

К настоящему времени атомная энергетика занимает существенное место в топливно-энергетическом балансе мира. Несмотря на существенное улучшение состояния ядерной и радиационной безопасности на радиационных объектах в последнее время, полностью исключить наличие аварийных ситуаций, в том числе и с выбросом радиоактивных веществ за пределы санитарно-защитных зон нельзя. Поэтому необходимо обеспечить своевременный прогноз развития ситуации с распространением радиоактивных веществ в окружающей среде для своевременного реагирования уполномоченных органов на последствия данного рода чрезвычайных ситуаций в целях защиты населения и сотрудников радиационно-опасных объектов.
Наиболее опасным поражающим фактором аварии на радиационно-опасном объекте является радиоактивное загрязнение местности. В процессе аварии радионуклиды различной массы и активности способны распространяться на большие расстояния, что приводит к загрязнению обширных территорий, в том числе и на продолжительное время.
В статье рассмотрена возможность применения метода случайных сложений для моделирования радиоактивного заражения местности, позволяющего построить карту распределения поверхностной активности по нескольким измерениям в различных точках местности.
Метод случайных сложений применим в условиях существенной неопределенности параметров, необходимых для построения модели распределения поверхностной активности зараженной местности известными методами Гаусса или Лагранжа.
В основу метода случайных сложений в задаче моделирования распределения радионуклидов нами положена аналогия между большим числом случайно распределенных факторов, влияющих на формирование итоговой картины рельефа местности и распределением радионуклидов при их распространении в окружающей среде.
В статье описан алгоритм работы программы, позволяющий формировать слой выборочным сложением поверхностей, построенных методом случайных сложений, так, чтобы после каждого включения в слой новой поверхности относительная погрешность построения стремилась к заданной изначально.
По результатам моделирования производится сравнительный анализ полученных данных при различном количестве контрольных точек, оценивается изменение относительной погрешности в зависимости от их увеличения и оценивается возможность применения данного алгоритма работы для моделирования радиационного загрязнения местности в результате аварии на радиационно-опасном объекте.

Сведения об авторах

Ekaterina Mihailovna Moiseeva, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

магистрант

Victor Victorovich Tatarinov, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

доцент кафедры экологии и промышленной безопасности. кандидат физико-математических наук, доцент

Alexey Sergeevich Dutov, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)

старший преподаватель кафедры экологии и промышленной безопасности

Литература

[1] Yakovleva E.A. Safety of Nuclear Reactors. Advanced Science. 2019, pp. 58-60. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=36757962(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[2] Muraviev E.V. Russia's Nuclear Power Development on the New Technological Platform with Fast Neutron Reactors and Closed Nuclear Fuel Cycle. In: Lukina L.I., Bezhina N.A., Laymina N.V. (Eds.) Proceedings of the international conference "Environmental, Industrial and Energy Security-2018". SevSU, Sevastopol, 2018, 841-846. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=37061863(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[3] Mashin V. Safety culture: Human Performance Tools. Electrical stations. 2018; (2):2-12. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=32559893(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[4] Berela A.I., Tomilin S.A., Fedotov A.G. Possibilities of Logistics in Ensuring Efficiency and Radiation Safety of Production Process of Nuclear Power Stations Unit Decommissioning. Global Nuclear Safety. 2019; (2):68-75. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=38472290(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[5] Amerkhanov R.A., Kirichenko A.S., Armaganyan E.G., Dvorniy V.V. Problems of Renewable Energy Sources Application. Technical Opponent. 2018; (1):46-53. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=36580686(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[6] Kumar M. Social, Economic, and Environmental Impacts of Renewable Energy Resources. In: Okedu K.E., Tahour A., Aissaou A.G. (Eds.) Wind Solar Hybrid Renewable Energy System. IntechOpen, 2019. (In Eng.) DOI: 10.5772/intechopen.89494.
[7] Sierchuła J. Analysis of passive residual heat removal system in AP1000 nuclear power plant. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019; 214(1):012095. (In Eng.) DOI: 10.1088/1755-1315/214/1/012095
[8] Limac S.X., Costa K.P.S., Lima Z.R., Rother F.C., Araujoe O.M.O., Vital H.C., Brum T., Junior W.F.R.S., Amorim J.C.C., Healy M.J.F., Andrade E.R. Simulated nuclear contamination scenario, solid cancer risk assessment, and support to decision. Nukleonika. 2019; 64(2):41-48. (In Eng.) DOI: 10.2478/nuka-2019-0005
[9] Matsuda N., Fukuda N., Yamauchi M., Tsunoyama Y., Tomita S., Kita M. High Background Area For Radiation Education. Radiation Protection Dosimetry. 2019; 184(3-4):294-297. (In Eng.) DOI: 10.1093/rpd/ncz084
[10] Chen-Yu Hao, Mei-Shin Chen, Tien-Yin Chou, Chia-Cheng Lin, Kim Kyoungsook, Nguyen Xuan Linh Developing an OGC Standard-Based Platform for Integration of Radiation Monitoring Data from Fukushima Area, Japan. Radiation Science and Technology. 2018; 4(3):12-21. (In Eng.) DOI: 10.11648/j.rst.20180403.11
[11] Steinhauser G. Anthropogenic radioactive particles in the environment. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018; 318(3):1629-1639. (In Eng.) DOI: 10.1007/s10967-018-6268-4
[12] Korir G., Karam P. A. A Novel Method for Quick Assessment of Internal And External Radiation Exposure in the Aftermath of a Large Radiological Incident. Health Physics. 2018; 115(2):235-251. (In Eng.) DOI: 10.1097/HP.0000000000000858
[13] Benito G., Sáez J. C., Blázquez J. B., Quiñones J. Advanced surveillance of enviromental radiation in automatic networks. Radiation protection dosimetry. 2017; 179(4):299-302. (In Eng.) DOI: 10.1093/rpd/ncx280
[14] Lundgren R.E., McMakin A.H. Risk Communication: A Handbook for Communicating Environmental, Safety, and Health Risks. Wiley-IEEE Press, 2018. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/servlet/opac?bknumber=8434159 (accessed 23.07.2019). (In Eng.)
[15] Ksenofontov A.I., Elokhin A.P., Alalem E.A. Applications of Monte Carlo Simulation for Analyzing γ-Radiation Characteristics of Radioactive Cloud Radiation in NPP Emissions. Global Nuclear Safety. 2018; (3):7-16. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=36334632(accessed 23.07.2019). (In Russ., abstract in Eng.)
[16] Bonah A.E., Daneykin Yu. Modelling of Gamma-scan Detector with Collimator for Investigating Differential Radioactive Contamination. Global Nuclear Safety. 2018; (2):66-73. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=35450040(accessed 23.07.2019). (In Eng., abstract in. Russ.)
[17] Ksenofontov A.I., Elokhin A.P., Alalem E.A. Application of simulation modelling approaches for analyzing γ-radiation characteristics of a plume induced by a Nuclear Accident at NPP. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 487(1):012009. (In Eng.) DOI: 10.1088/1757-899X/487/1/012009
[18] Vali R., Adelikhah M.E., Feghhi S.A.H., Noorikalkhoran O., Ahangari R. Simulation of radionuclide atmospheric dispersion and dose assessment for inhabitants of Tehran province after a hypothetical accident of the Tehran Research Reactor. Radiation and Environmental Biophysics. 2019; 58(1):119-128. (In Eng.) DOI: 10.1007/s00411-018-0761-6
[19] Salbu B., Kashparov V., Lind O.C., Garcia-Tenorio R., Johansen M.P., Child D.P., Roos P., Sancho C. Challenges associated with the behaviour of radioactive particles in the environment. Journal of environmental radioactivity. 2018; 186:101-115. (In Eng.) DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.09.001
[20] Tsitsimpelis I., Taylor C.J., Lennox B., Joyce M.J. A review of ground-based robotic systems for the characterization of nuclear environments. Progress in Nuclear Energy. 2019; 111:109-124. (In Eng.) DOI: 10.1016/j.pnucene.2018.10.023
[21] Moiseeva E., Tatarinov V., Dutov A. Application of the method of random additions for the simulation of radioactive contamination. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; 492(1):012008. (In Eng.) DOI: 10.1088/1757-899X/492/1/012008
[22] Inozemtsev V.A., Kovba V.I., Chugunov E.A., Shishko N.A. Accidents at Radiation, Chemically and Biologically Hazardous Facilities: Past, Present and Future. Modern problems of civil protection . 2018; (2):45-55. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=35467527(accessed 23.07.2019). (In Eng., abstract in. Russ.)
[23] Babenko S.P., Badin A.V., Ovchinnikov A.V. Estimation of the permissible time for human presence in the zone of an emergency release of uranium hexafluoride with inhalation. Moscow University Physics Bulletin. 2016; 71(5):514-519. (In Eng.) DOI: 10.3103/S0027134916050039
[24] Thakur P., Runyon T. Ongoing environmental monitoring and assessment of the long-term impacts of the February 2014 radiological release from the waste isolation pilot plant. Environmental Science and Pollution Research. 2018; 25(17):17038-17049. (In Eng.) DOI: 10.1007/s11356-018-1795-7
[25] Murakami M. Importance of risk comparison for individual and societal decision-making after the Fukushima disaster. Journal of Radiation Research. 2018; 5(suppl_2):ii23-ii30. (In Eng.) DOI: 10.1093/jrr/rrx094
[26] Davis S., Hayes-Conroy J. Invisible radiation reveals who we are as people: environmental complexity, gendered risk, and biopolitics after the Fukushima nuclear disaster. Social & Cultural Geography. 2018; 19(6):720-740. (In Eng.) DOI: 10.1080/14649365.2017.1304566
[27] Arutyunyan R.V., Bolshov L.A., Borovoi A.A., Velikhov E.P. Sistemnyj analiz prichin i posledstvij avarii na AES "Fukusima-1" [System analysis of cuses and consequence of the Fukushima-1 NPP accident]. IBRAE RAS, Moscow, 2018. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=35137438(accessed 23.07.2019). (In Russ.)
Опубликована
2019-12-23
Как цитировать
MOISEEVA, Ekaterina Mihailovna; TATARINOV, Victor Victorovich; DUTOV, Alexey Sergeevich. Моделирование радиоактивного заражения местности методом случайных сложений. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 15, n. 4, p. 943-954, dec. 2019. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/582>. Дата доступа: 05 june 2020 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.15.201904.943-954.
Раздел
Исследования и разработки в области новых ИТ и их приложений