Експрес-метод для визначення потужності еквівалентної дози на радіаційно-забруднених територіях хвостосховищ

Автор(и)

  • Олександр Володимирович Пилипенко Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Україна https://orcid.org/0009-0007-2987-7905
  • Анатолій Григорович Зеленський Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Україна https://orcid.org/0000-0001-6408-1741
  • Катерина Анатоліївна Рибалка Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Україна https://orcid.org/0000-0001-7049-6871
  • Віктор Володимирович Колохов Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Україна https://orcid.org/0000-0001-8223-1483
  • Павло Миколайович Нажа Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури", Україна https://orcid.org/0000-0001-5852-0226

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.331755

Ключові слова:

математична модель, потужність еквівалентної дози, хвостосховище, радіаційно-небезпечний об’єкт, γ-випромінювання

Анотація

Експлуатація радіаційно-небезпечних об’єктів, таких як хвостосховища колишнього уранового виробництва виробничого об’єднання «Придніпровський хімічний завод» (ВО «ПХЗ», Україна), з розташованими на їх території будівлями, спорудами, пунктами спостереження, комунікаціями, технологічним обладнанням тощо неможлива без системи фізичного захисту та радіаційного моніторингу. Експлуатація таких об’єктів у мирний час дозволяє досить оперативно в робочому режимі провести збір даних на самому радіаційно-небезпечному об’єкті за рахунок методу пішої гама-зйомки на периметрі хвостосховища. В умовах воєнного стану та при певних обмежувальних обставинах немає можливості вийти безпосередньо на промисловий майданчик та провести натурні виміри. Для цього можна застосовувати експрес методи математичного прогнозування. На основі проведених досліджень прораховується динаміка спостережень, а прогностична модель дозволяє визначити регламентовані радіаційні параметри (РРП), один з яких потужність еквівалентної дози, не застосовуючи прилади радіаційного контролю з фахівцями, що будуть проводити вимірювання.

Протягом десяти років було визначено фактичні значення доз опромінення персоналу на хвостосховищах колишнього уранового виробництва ВО «ПХЗ». В статті представлено розроблену універсальну математичну модель визначення потужності еквівалентної дози гама-випромінювання на персонал, що проводить разові виміри на радіаційно-небезпечному об’єкті. Розроблена математична модель вимірювань значень потужності еквівалентної дози застосовується для 2D моделювання в місцях, де пилуваті частки з радіонуклідами осідали з підвітряної сторони у літній період в місцях зменшення поверхні дзеркала хвостосховища. Це дає можливість передбачити подальшу радіаційну ситуацію, що буде мати місце в найближчі роки та вдосконалити систему розрахунку сумарної ефективної дози опромінення людини.

Спонсор дослідження

  • Дана стаття є логічним продовженням наукових розробок кафедри охорони праці, цивільної та техногенної безпеки Українського державного університету науки і технологій ННІ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури». Поточна науково-дослідна робота виконується, згідно кафедральної теми «Охорона праці, виробнича, цивільна та екологічна безпека в різних сферах життєдіяльності людини» № Держреєстрації 0124U001896 (в період 2024–2026 рр.). Дана проблематика має велике значення як для Дніпропетровської області, так і для держави Україна. Прогнозування можливих сценаріїв, що можуть мати місце на промислових майданчиках чи на окремих хвостосховищах, здійснюється за рахунок математичних моделей та розрахунків, один з яких наведений в даному дослідженні. Запропонована математична модель надає можливість проводити експрес оцінку радіаційного забруднення в умовах війни.

Біографії авторів

Олександр Володимирович Пилипенко, Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра охорони праці, цивільної та техногенної безпеки

Анатолій Григорович Зеленський, Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури"

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра будівельної і теоретичної механіки та опору матеріалів

Катерина Анатоліївна Рибалка, Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра охорони праці, цивільної та техногенної безпеки

Віктор Володимирович Колохов, Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури"

Кандидат технічних наук

Кафедра технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій

Павло Миколайович Нажа, Український державний університет науки і технологій Навчально науковий інститут "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра охорони праці, цивільної та техногенної безпеки

Посилання

  1. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (1991). ICRP Publication 60. Ann. ICRP 21 (1-3).
  2. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (2007). ICRP Publication 103.
  3. Nuclear Decay Data for Dosimetric Calculations (2008). ICRP Publication 107. Ann. ICRP, 38 (3).
  4. Adult Reference Computational Phantoms (2009). ICRP Publication 110. Ann. ICRP, 39 (2).
  5. Ghazal, A. A., Alakash, R., Aljumaili, Z., El-Sayed, A., Abdel-Rahman, H. (2023). Enhancing Gamma-Neutron Shielding Effectiveness of Polyvinylidene Fluoride for Potent Applications in Nuclear Industries: A Study on the Impact of Tungsten Carbide, Trioxide, and Disulfide Using EpiXS, Phy-X/PSD, and MCNP5 Code. Journal of Radiation Protection and Research, 48 (4), 184–196. https://doi.org/10.14407/jrpr.2023.00213
  6. Lee, C. (2024). A Review of Organ Dose Calculation Methods and Tools for Patients Undergoing Diagnostic Nuclear Medicine Procedures. Journal of Radiation Protection and Research, 49 (1), 1–18. https://doi.org/10.14407/jrpr.2023.00087
  7. Lee, Y., Choi, J. W., Braunstein, L., Lee, C., Yeom, Y. S. (2024). Investigation on Individual Variation of Organ Doses for Photon External Exposures: A Monte Carlo Simulation Study. Journal of Radiation Protection and Research, 49 (1), 50–64. https://doi.org/10.14407/jrpr.2023.00661
  8. Poorbaygi, H., Salimi, S. M., Torkzadeh, F., Hamidi, S., Sheibani, S. (2023). Determination of Exposure during Handling of 125I Seed Using Thermoluminescent Dosimeter and Monte Carlo Method Based on Computational Phantom. Journal of Radiation Protection and Research, 48 (4), 197–203. https://doi.org/10.14407/jrpr.2023.00255
  9. Nizam, Q. M. R., Ahmed, A., Ahmed, I. (2023). Monte Carlo Calculation for Production Cross-Sections of Projectile’s Isotopes from Therapeutic Carbon and Helium Ion Beams in Different Materials. Journal of Radiation Protection and Research, 48 (4), 204–212. https://doi.org/10.14407/jrpr.2023.00262
  10. Paquet, F., Etherington, G., Bailey, M. R., Leggett, R. W., Lipsztein, J., Bolch, W. et al. (2015). ICRP Publication 130: Occupational Intakes of Radionuclides: Part 1. Annals of the ICRP, 44 (2), 5–188. https://doi.org/10.1177/0146645315577539
  11. Paquet, F., Bailey, M. R., Leggett, R. W., Lipsztein, J., Fell, T. P., Smith, T. et al. (2016). ICRP Publication 134: Occupational Intakes of Radionuclides: Part 2. Annals of the ICRP, 45 (3-4), 7–349. https://doi.org/10.1177/0146645316670045
  12. Paquet, F., Bailey, M. R., Leggett, R. W., Lipsztein, J., Marsh, J., Fell, T. P. et al. (2017). ICRP Publication 137: Occupational Intakes of Radionuclides: Part 3. Annals of the ICRP, 46 (3-4), 1–486. https://doi.org/10.1177/0146645317734963
  13. Paquet, F., Leggett, R. W., Blanchardon, E., Bailey, M. R., Gregoratto, D., Smith, T. et al. (2022). ICRP Publication 151: Occupational Intakes of Radionuclides: Part 5. Annals of the ICRP, 51 (1-2), 11–415. https://doi.org/10.1177/01466453211028755
  14. Deiaki pytannia identyfikatsii obiektiv pidvyshchenoi nebezpeky (2022). Postanova KMU No. 1030. 13.09.2022. Available at: https://www.kmu.gov.ua/npas/deiaki-pytannia-identyfikatsii-obiektiv-1030
  15. Osnovni sanitarni pravyla zabezpechennia radiatsiinoi bezpeky Ukrainy (2005). Nakaz Ministerstva okhorony zdorovia Ukrainy No. 54. 02.02.2005. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0552-05#Text
  16. Pro zatverdzhennia norm radiatsiinoi bezpeky Ukrainy (NRBU-97) (1997). Nakaz Ministerstva okhorony zdorovia Ukrainy No. 206. 14.07.1997. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v0208282-97#Text
  17. Deiaki pytannia obiektiv krytychnoi infrastruktury (2024). Postanova KMU No. 1109. 09.10.2020. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1109-2020-%D0%BF#Text
  18. Osnovni vymohy do budivel i sporud. Hihiiena, zdorovia ta zakhyst dovkillia (DBN V.1.2-8:2021) (2022). Nakaz Minrehion Ukrainy No. 366. 30.12.2021. Available at: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=98032
  19. Bolch, W. E., Jokisch, D., Zankl, M., Eckerman, K. F., Fell, T., Manger, R. et al. (2016). ICRP Publication 133: The ICRP computational framework for internal dose assessment for reference adults: specific absorbed fractions. Annals of the ICRP, 45 (2), 5–73. https://doi.org/10.1177/0146645316661077
  20. Kim, C. H., Yeom, Y. S., Petoussi-Henss, N., Zankl, M., Bolch, W. E., Lee, C. et al. (2020). ICRP Publication 145: Adult Mesh-Type Reference Computational Phantoms. Annals of the ICRP, 49 (3), 13–201. https://doi.org/10.1177/0146645319893605
  21. Rashid, H., Mohd Siam, F., Maan, N., W. Abd Rahman, W. N., Nasir, M. H. (2022). Mathematical Models of the Generation of Radiation-induced DNA Double-strand Breaks and Misrepair Cells by Direct and Indirect Action. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences, 18 (4), 402–412. https://doi.org/10.11113/mjfas.v18n4.2406
  22. Hanfland, R., Pattantyús-Ábrahám, M., Richter, C., Brunner, D., Voigt, C. (2022). The Lagrangian Atmospheric Radionuclide Transport Model (ARTM) – development, description and sensitivity analysis. Air Quality, Atmosphere & Health, 17 (6), 1235–1252. https://doi.org/10.1007/s11869-022-01188-x
  23. Lee, U., Lee, C., Kim, M., Kim, H. R. (2019). Analysis of the influence of nuclear facilities on environmental radiation by monitoring the highest nuclear power plant density region. Nuclear Engineering and Technology, 51 (6), 1626–1632. https://doi.org/10.1016/j.net.2019.04.007
  24. Bonin, A., Zammataro, M., Larmier, C. (2022). Modelling of radioactive dust for dose calculations with stochastic geometries. EPJ Nuclear Sciences & Technologies, 8, 6. https://doi.org/10.1051/epjn/2022001
  25. Larmier, C., Zoia, A., Malvagi, F., Dumonteil, E., Mazzolo, A. (2017). Monte Carlo particle transport in random media: The effects of mixing statistics. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 196, 270–286. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2017.04.006
  26. Brun, E., Damian, F., Diop, C. M., Dumonteil, E., Hugot, F. X., Jouanne, C. et al. (2014). TRIPOLI-4®, CEA, EDF and AREVA Reference Monte Carlo Code. SNA + MC 2013 – Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo, 82, 151–160. https://doi.org/10.1051/snamc/201406023
  27. Pylypenko, O. V., Kaplia, O. I., Bielikov, A. S. (2010). Analiz stanu radiatsiinoho zabrudnennia khvostoskhovyshch rezhymnoi terytorii kolyshnoho uranovoho vyrobnytstva VO PKhZ. Visnyk PDABA, 8, 36–41.
  28. Korotaiev, V., Bielikov, A., Pylypenko, O., Podkopaiev, S., Tkachuk, O., Shalomov, V. (2024). Theoretical and practical substantiation for prediction of equivalent dose rate of gamma radiation at the Sukhachivske tailings storage facility I section. Technology Audit and Production Reserves, 6 (2 (80)), 16–27. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.319636
  29. Pylypenko, O. V. (2024). Dynamika vyznachennia faktychnykh ta prohnozovanykh znachen potuzhnosti ekvivalentnoi dozy na khvostoskhovyshchi “Sukhachivske” II sektsiia. International Science Group, 115–125. Available at: https://isg-konf.com/innovative-scientific-research-theory-methodology-practice/
  30. Pylypenko, O. V., Sankov, P. M., Dziuban, O. V., Papirnyk, R. B., Tkach, N. O. (2022). Osoblyvosti orhanizatsii radiatsiinoho kontroliu na obiektakh yaderno-palyvnoho kompleksu Ukrainy. Scientific Collection “InterConf”, 124, 196–206. Available at: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/1316
  31. Pylypenko, O. V., Bielikov, A. S., Rahimov, S. Yu., Andrieieva, A. V., Sankov, P. M. (2023). Monitorynh terytorii promyslovykh maidanchykiv radiatsiino-nebezpechnykh obiektiv za dopomohoiu malykh dystantsiino kerovanykh nazemnykh aparativ. Problems of the development of science and the view of society. Hrats, 411–421. Available at: https://isg-konf.com/wp-content/uploads/2023/03/PROBLEMS-OF-THE-DEVELOPMENT-OF-SCIENCE-AND-THE-VIEW-OF-SOCIETY.pdf
  32. Pylypenko, O. V., Rudenko, V. P., Palamarchuk, V. M. (2025). Zastosuvannia metodu dystantsiinoi ziomky dlia pobudovy 2D kart radiatsiinoho zabrudnennia. Problemy harantuvannia bezpeky liudyny v umovakh suchasnykh vyklykiv. Lutsk: Viddil imidzhu ta promotsii LNTU, 25–27.
Express method for determining power of equivalent dose in radiation-contaminated territories of radioactive tailings storage facilities

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-05

Як цитувати

Пилипенко, О. В., Зеленський, А. Г., Рибалка, К. А., Колохов, В. В., & Нажа, П. М. (2025). Експрес-метод для визначення потужності еквівалентної дози на радіаційно-забруднених територіях хвостосховищ. Technology Audit and Production Reserves, 3(3(83), 48–55. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.331755

Номер

Том 3 № 3(83) (2025): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Oleksandr Pylypenko, Anatoly Zelensky, Kateryna Rybalka, Viktor Kolokhov, Pavlo Nazha

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.