Научно-исследовательская лаборатория «Ядерно-физические технологии радиационного контроля»

Для контактов:

Тел.:  8 - 903 - 581-85-33; 8-903-210-23-59; (495)  788-56-99 доб.  8463

Адрес электронной почты:  egorov@radiation.ru

Web-адрес:  www.radiation.ru

Научно-исследовательская лаборатория «Ядерно-физические технологии радиационного контроля» - НИЛ ЯФТРК создана в соответствие с приказом № 100 от 08 марта 2009 г. ректора НИЯУ МИФИ М.Н. Стриханова.

Основной целью деятельности Лаборатории является продолжение выполнявшихся длительное время в интересах Министерства обороны РФ исследований и разработок в области специализированных прецизионных гамма-спектрометрических технологий радиационного контроля с целью обеспечения возможности решения следующих задач:

• Оперативный радиационный контроль при авариях и инцидентах, сопровождающихся поступлением радиоактивности в окружающую среду.
• Исследования радиоактивности окружающей среды, обусловленной допустимыми сбросами и выбросами предприятий ядерной энергетики.
• Обращение с радиоактивными отходами.
• Контроль ядерно-технической деятельности, в т.ч. различные технические инспекции и специальный контроль.

• Научно-технические меры противодействия ядерному и радиационному терроризму.

Разработка специализированных гамма-спектрометрических методов и средств радиационного контроля для решения обозначенных выше задач основывается на исследованиях и разработках по следующим направлениям:

• Методы и средства прикладной гамма-спектрометрии с HPGe и сцинтилляционными детекторами, в т.ч.
  
  • низкофоновая лабораторная гамма-спектрометрия;
  • In situ гамма-спектрометрия;
  • дистанционная гамма-спектрометрия, в т.ч. аэрогамма-спектрометрия.
• Специализированные методы обработки и анализа гамма-спектрометрической информации.
• Специализированные методы обработки и анализа экспериментальных данных.

Наиболее значимыми из выполненных коллективом НИЛ ЯФТРК проектов являются, на наш взгляд, следующие:

1. Разработка аппаратурных и методических средств для исследования содержания радиоактивных благородных газов – радионуклидов криптона и ксенона, а также трития, в приземном слое атмосферы (1962-1992 гг.). Комплекс экспериментальных и теоретических работ по исследованию содержания радиоактивных благородных газов – радионуклидов криптона и ксенона, а также трития в приземном слое атмосферы. (1962-1992 гг.). Государственная премия СССР 1982 года в области науки и техники.

2. Разработка аэрогамма-спектрометрических (дистанционных) методов и средств контроля радиационной обстановки при проведении подземных ядерных взрывов (ПЯВ) на Центральном полигоне РФ Новая Земля и Семипалатинском полигоне. Экспериментальные исследования радиационной обстановки при проведении ПЯВ на Центральном полигоне РФ Новая Земля и Семипалатинском полигоне в период 1980‑1990 гг.

3. Оперативное исследование загрязнения Европейской территории СССР гамма-излучающими продуктами аварии на Чернобыльской АЭС методами аэрогамма-спектрометрии (апрель-сентябрь 1986 года совместно с 12 ГУ МО СССР).

5. Исследование радиоактивного загрязнения территорий Центрального полигона РФ Новая Земля (южная зона) и Семипалатинского полигона методами аэрогамма-спектрометрии после прекращения испытаний ядерного оружия.

6. Эксперимент «Комплекс-88». Экспериментальные исследования возможности обнаружения ДРМ на больших расстояниях методами дистанционной гамма-спектрометрии. 1988 г.

7. Советско-американский эксперимент на борту крейсера «Слава»: Измерение гамма-излучения ядерной боеголовки крылатой ракеты морского базирования. 1989 г.

8. Разработка многодетекторной низкофоновой гамма-спектрометрической системы для лабораторного радионуклидного анализа проб объектов окружающей среды регионов действующих и проектируемых АЭС РФ. 1990-1995 гг.

9. Разработка аппаратурных и методических средств для измерения содержания трития в водных компонентах экосистем регионов действующих и проектируемых АЭС РФ. 1995 г.

10. Исследование содержания гамма-излучающих радионуклидов и трития в различных компонентах экосистем регионов Калининской АЭС, Кольской АЭС, Курской  АЭС, Смоленской АЭС, Билибинской АЭС и Нововоронежской АЭС. 1992-1998 гг.

11. Разработка методов и средств низкофонового HPGe гамма-спектрометрического радионуклидного анализа аэрозольных проб в Международной системе мониторинга Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (МСМ ДВЗЯИ). Подготовка Национальной лаборатории РФ к аккредитации в МСМ ДВЗЯИ. 2001‑2005 гг.

12. Исследование радиационного состояния окружающей среды района Москворечье, обусловленного длительной эксплуатацией реактора ИРТ-2000 МИФИ. 1998 г.

13. Исследование содержания гамма-излучающих радионуклидов в объектах окружающей среды промышленных подземных ядерных взрывов «Горизонт-4», «Кратон-3» и «Кристалл», проведенных на территории Якутии (Республика Саха). 2002‑2004 гг.

14. Исследование содержания гамма-излучающих радионуклидов в воде и донных отложениях Карского, Норвежского и Японского морей. 2002-2006 гг.

15. Разработка высокоэффективных аэрогамма-спектрометрических технологий поиска и идентификации радиоактивных источников. 2001-2005 гг.

16. Проведение аэрогамма-спектрометрических измерений части территории Московской области (совместно с МосНПО «Радон»). 2002-2003 гг.

17. Проект МНТЦ № 1559 «Разработка технического проекта мобильного комплекса на базе легкого летательного аппарата для радиационного мониторинга окружающей среды» (совместно с РФЯЦ ВНИИЭФ, г. Саров). 2002-2004 гг.

18. Разработка программно-методического комплекса «Ge Spectra Analysis System» - GeSAS для прецизионного HPGe гамма-спектрометрического радионуклидного анализа.

19. Специальные работы. Прецизионная HPGe гамма-спектрометрия, в т.ч. низкофоновая, образцов, облученных тепловыми нейтронами. 2005-2009 гг.

20. Прецизионный HPGe гамма-спектрометрический радионуклидный анализ проб из лабораторных помещений Курчатовского института. 2007 г.

21. Проект «Разработка перспективных аппаратурно-программных комплексов авиационного базирования для оперативного контроля радиационной обстановки при авариях и инцидентах радиационного характера в городских условиях и на ядерно и радиационно опасных объектах» в рамках ФЦП «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности России на 2008 год и на период до 2015 года». 2008 г. ‑ 2015 г.

21. Разработка гамма-спектрометрического метода определения активности источников гамма-излучения, находящихся в контейнерах или за поглотителями с априорно неизвестными свойствами – метод G-фактора. 2008 - 2009 г.г.

23. Разработка основанного на методе G-фактора макета сцинтилляционного спектрометра-паспортизатора для определения характеристик РАО, упакованных в контейнеры. 2008 - 2009 г.г.

24. Разработка основанного на методе G-фактора In situ сцинтилляционного гамма-спектрометра с принципиально новыми возможностями. Экспериментальные исследования с использованием разработанного спектрометра. 2008 - 2010 гг.

25. Внедрение в ЛВРК НВ АЭС расчетно-методического комплекса «Ge Spectra Analysis System» для низкофонового HPGe гамма-спектрометрического радионуклидного анализа. 2009 г.

26. Разработка технологий дистанционной гамма-спектрометрии для автомобильной гамма-съемки местности с целью поиска, идентификации радиоактивных источников и картографирования радиоактивного загрязнения территорий. 2014 г.

27. Исследование загрязнения территории г. Электросталь и его окрестностей радионуклидом ¹³⁷Cs вследствие аварии на Металлургическом заводе. Автомобильная гамма-съемка местности (см. п. 26). 2014 г., 2019 г.

28. Проведение демонстрационных экспериментов в окрестностях Нововоронежской АЭС с целью ознакомления специалистов Концерна «Росэнергоатом» с технологиями дистанционной гамма-спектрометрии применительно к автомобильной гамма-съемке местности (см. п. 26). 2013 г., 2019 г.

29. Разработка модифицированного матричного метода обработки NaI сцинтилляционных спектров источников гамма-излучения со сложным радионуклидным составом. 2009 – 2010 г.г.

30. Разработкам и внедрение в ЛВРК Нововоронежской АЭС гамма-спектрометрического комплекса NaI ПАК-01 для измерения проб допустимых сбросов и выбросов АЭС. 2010-2011 гг.

31. Разработка и внедрение в ЦОРО Нововоронежской АЭС низкофонового HPGe гамма-спектрометрического комплекса Ge ПАК-01. 2010-2011 г.г.

32. Внесение гамма-спектрометрического комплекса NaI ПАК-01 в Государственный реестр средств измерений.

30. Участие в международном сличительном эксперименте Лабораторий низкофонового HPGe гамма-спектрометрического радионуклидного анализа. Тест МАГАТЭ «2014 IAEA High-Resolution Gamma Spectrometry Proficiency Test». 2014 г.

31. Государственная аттестация программно-методического комплекса «Na Spectra Analysis System» - SAS Na M3 для обработки сложных сцинтилляционных спектров. 2016 г. – 2017 г.

32. Государственная аттестация программно-методического комплекса «Ge Spectra Analysis System» - GeSAS для прецизионного HPGe гамма-спектрометрического радионуклидного анализа. 2018 г. – 2019 г.

33. Разработка программно-методических средств для обработки и анализа экспериментальных данных, получаемых при низкофоновом гамма-спектрометрическом радионуклидном анализе проб допустимых сбросов и выбросов АЭС РФ. 2016 г. – настоящее время.

34. Экспериментальные и теоретические исследования возможностей применения технологий дистанционной гамма-спектрометрии в системах АСКРО АЭС РФ. 2016 г. –настоящее время.

Подробнее с разработками НИЛ ЯФТРК можно ознакомиться на сайте лаборатории www.radiation.ru в разделах «О наших разработках» и «Разработки и проекты».

В проводимых НИЛ ЯФТРК исследованиях и разработка применяется следующая аппаратура:

1. Многодетекторный HPGe низкофоновый гамма-спектрометр для прецизионного радионуклидного анализа технологических образцов, образцов окружающей среды и т.д.

Спектрометр входит в состав средств измерений Лаборатории радиационного контроля «ЛРК–1 МИФИ», аккредитованной в САРК и зарегистрированной в Государственном реестре под № САРК RU.0001.441004.

В составе спектрометра применяются HPGe детекторы, обеспечивающие измерение гамма-излучения объемных и точечных источников в диапазоне энергий 5 кэВ¸10 МэВ. Нижний предел измеряемой в реальных пробах активности радионуклида ¹³⁷Cs  ~ 0.05 Бк/измерительный образец. Производительность спектрометра:   ~ несколько тысяч измерительных образцов в год.

2. Аэрогамма-спектрометрический комплекс - АГСК для поиска и исследования характеристик источников гамма-излучения дистанционными методами.

Применение созданных аппаратуры и методов обработки экспериментальных результатов позволяют в реальных условиях (режимы полетов, время измерения, естественный и техногенный фон гамма-излучения и т.д.) без использования каких-либо априорных сведений о радионуклидном составе и других параметрах источника:

• Обнаруживать точечные (локальные) неэкранированные источники гамма-излучения с любым радионуклидным составом интенсивностью 10⁷ квант/с и более, протяженные источники с плотностью поверхностной интенсивности 10⁷ квант/км²/с и более; для радионуклида ¹³⁷Cs эти пороговые величины соответствуют значениям активности точечного неэкранированного источника 0.3 мКи (~1.2х10⁷ Бк)и плотности поверхностной активности 0.3 мКи/км² (~12 Бк/м²), соответственно.
• Идентифицировать практически любой радионуклидный состав источника.
• Определять характеристики источника (координаты точечного источника с точностью до 10 метров, активность  с погрешностью не хуже 5х10⁶ квант/с).
• Определять пространственное распределение активности в обнаруженном источнике.

3. Автомобильный гамма-спектрометр.

4. In situ сцинтилляционный гамма-спектрометр.

В состав спектрометра входят:

• автономный сцинтилляционный гамма-спектрометр с детектором NaI(Tl) (размер - Ø 3" х 3", разрешение – 6.5%) под управлением промышленного компьютера PC-104;
• специальное методическое обеспечение обработки результатов измерений и реализующие его программы.

Разработанные методы обработки экспериментальной информации, в отличие от используемых в существующих In situ гамма-спектрометрах, позволяют определять характеристики радиоактивных источников без использования априорной информации об этих источниках (профили заглубления активности, толщина и материалы стенок контейнеров, характеристики заполняющего его нерадиоактивного материала и т.д.).

Спектрометр позволяет в реальных условиях за время ~ 10 минут определять активности естественных радионуклидов на уровне ~ 10 Бк/кг c погрешностью не более 30%. Для определение активности радионуклида ¹³⁷Cs на уровне 5 Бк/кг с погрешностью не более 30% в присутствии радионуклидов ⁴⁰K ~ 300 Бк/кг,  ²³²Th ~ 20 Бк/кг,  ²²⁶Ra ~ 20 Бк/кг  потребуется длительность измерения ~ 60 минут.

5. Носимые дозиметрические приборы, портативные GPS-приемники и приспособления для отбора проб объектов окружающей среды.

6. Различные стенды на базе HPGe и сцинтилляционных гамма-спектрометров для проведения исследовании и разработок.

7. Система измерения содержания трития в водных образцах, в т.ч. с предварительным их обогащением.

Система состоит из устройства обогащения и подготовки водных проб и жидкостного сцинтилляционного счетчика. Минимальная измеряемая активность ~ 0.5 Бк/литр исходной пробы.

В настоящее время НИЛ ЯФТРК проводит исследования и разработки по следующим основным направлениям:

• Исследование возможностей применения дистанционных гамма-спектрометрических технологий в системах АСКРО АЭС РФ.
• Аппаратурные, методические и программные средства низкофоновой HPGe гамма-спектрометрии для прецизионного гамма-спектрометрического радионуклидного анализа образцов объектов окружающей среды и различных технологических сред.
• Аппаратурные, методические и программные средства сцинтилляционной гамма-спектрометрии для радионуклидного анализа образцов со сложным радионуклидным составом.
• In situ гамма-спектрометрические аппаратурные, методические и программные средства.
• Аэрогамма-спектрометриические технологии для исследования характеристик объектов и контроля радиационной обстановки в окружающей среде, обусловленной различными видами ядерно-технической деятельности.
• Методические и программные средства обслуживания и информационного обеспечения ядерно-физических экспериментов и обработки результатов указанных экспериментов.

Особенностью разработок, проводимых НИЛ ЯФТРК в интересах конкретных Заказчиков, является комплексное решение задач Заказчика «под ключ», что в подавляющем большинстве случаев обеспечивает существенно более высокое качество результатов, нежели при использовании стандартных методических и программных средств.

Специалисты НИЛ ЯФТРК также выполняют экспериментальные работы на объектах Заказчика с применением разработанных в НИЛ аппаратурных, программных и методических средств.

Низкофоновая прецизионная HPGe гамма-спектрометрия

Гамма-спектрометрический комплекс входит в состав Лаборатории радиационного контроля ЛРК-1 МИФИ

Метод G-фактора:  Определение активности источников гамма-излучения, находящихся в контейнерах или за поглотителями с априорно неизвестными свойствами

Сравнение результатов определения коэффициентов ослабления гамма-излучения радионуклида ¹³⁷Cs. Погрешности на уровне 2σ.

Размещение автомобильного гамма-спектрометра на крыше автомобиля Mitsubishi Outlander XL для проведения гамма-съемки местности.