Методи відбору проб повітря, випадань, води.

Безпосереднє визначення вмісту радіоактивних продуктів у повітрі, воді і ґрунті становить значні труднощі. Вимірювання ж відібраних проб в лабораторних умовах може бути проведене з більш високою точністю і меншими зусиллями. Існує декілька мотків відбору проб. Застосування кожного методу обумовлюється технічними можливостями.

Проби аерозолів. Фільтровентиляційна установка (рис.11.1). Найбільш надійно проби радіоактивних аерозолів в приземному шарі атмосфери можуть бути відібрані шляхом фільтрації повітря через спеціальні фільтри. Широке розповсюдження отримала фільтровентиляційна установка (ФВУ), яка складається з електромотору 1 з вентилятором 2, фільтротримачем 3 з фільтром 4 і повітревідводу з пристроєм для визначення витрати повітря.

Рис.11.1 Фільтровентиляційна установка: 1 – мотор; 2 – вентилятор; 3 – фільтротримач; 4 – фільтрувальна тканина.

Оптимальна продуктивність установки може бути отримана тільки при правильному узгодженні потужності мотору і площі фільтру.

Площа фільтра може бути знайдена з виразу

,

де - площа фільтра, м ²;

- потік повітря, м ³/с;

- коефіцієнт опору фільтра, мм вод.ст./(м/с);

- перепад тиску, мм.вод.ст.

Для установки 19ЦС-48 максимальний перепад тиску при потужності 4,5 кВт складає 475 мм.вод.ст., коефіцієнт опору фільтру ФПП-15 дорівнює 200 мм.вод.ст./(м/с), потік повітря 0,53 м ³/с. Звідки розрахункова площа фільтру дорівнює 0,224 м ².

Для вимірювання об’єму прокатаного повітря використовується трубка ЦАГІ, жорстко установлена у повітревідводі. Трубка ЦАГІ складається з двох зчеплених трубок. Кінець однієї трубки відігнутий в сторону напрямку повітряного потоку, а інший - в протилежну сторону. Завдяки такому розташуванню в потоці повітря на протилежних кінцях трубок виникає різниця тиску, яка і вимірюється спеціально відградуйованим манометром типу УС. Показання манометру відградуйовані в швидкостях повітряного потоку.

Щоб по швидкості потоку визначити об’єм прокатаного повітря, установку необхідно відградуювати. Градуювання установки необхідне тому, що трубка ЦАГІ дозволяє визначати швидкість повітряного потоку в місці розташування цієї трубки. Проте швидкість повітряного потоку по перерізу повітревідводу неоднакова. Тому для визначення кількості прокатаного повітря за швидкістю повітряного потоку в центрі повітревідводу і часу експозиції необхідно провести вимірювання загальної кількості прокатаного повітря. Для проведення цих вимірювань на фільтротримач з фільтром одягається спеціальна вимірювальна насадка з каліброваним соплом (рис.11.2).

Рис.11.2 Вимірювальна насадка: 1 – сопло вимірювальне; 2 – манометр; 3 – кожух; 4 – фільтротримач; 5 – гумові кільця; 6 – вентилятор; 7 – мотор.

Форма і розміри цього сопла виготовляються у відповідності з спеціальними розрахунками, і за показаннями манометра, який підключений до сопла, можна судити про кількість повітря, яке пройшло через сопло за час прокачування.

Швидкість потоку повітря в насадці визначається за формулою

,

де - перепад тиску в насадці відносно атмосфери;

- прискорення вільного падіння;

- густина повітря.

Витрачання повітря за час через переріз насадки буде

.

Отриманий за формулою об’єм повітря потрібно привести до нормальних умов.

Фільтровентиляційна установка розміщується в спеціальній будці з жалюзями, яку установлюють на цегляний фундамент на рівній відкритій площадці в місцях з найменшою запиленістю. Повітревідвід установлюється в напрямку пануючих вітрів, щоб знизити ймовірність повторного проходження одних і тих же мас повітря через фільтр.

При установці фільтру на фільтротримач необхідно слідкувати за тим, щоб не було щілин, через які могло б проходити повітря, минаючи фільтрувальну тканину.

Строк роботи установки розбивається на два періоди по шість годин: з 7 год 30 хв до 13 год 30 хв і з 19 год 30 хв до 1 год 30 хв за місцевим часом. Фільтр змінюється один раз на добу, в 7 год 30 хв.

Швидкість повітря вимірюється тричі на добу: в 7 год 30 хв, 13 год 30 хв і 1 год 30 хв, і за отриманими даними розраховується середнє значення швидкості.

Після експозиції фільтрувальна тканина бережно знімається, щоб не струсити пил, який осів на зовнішню частину фільтру, складається зовнішньою частиною всередину, упаковується в поліетиленовий пакет і направляється в лабораторію.

Більш удосконалена фільтровентиляційна установка – установка «Тайфун». В ній замість циліндричного фільтротримача використовується касетний блок з чотирма касетами з фільтром ФПП-15-1,5. Фільтрувальна тканина вставляється в касету рівно, без зморшок і щілин, марлею вниз, ворсистою стороною в сторону повітря, яке набігає.

Для вимірювання швидкості повітря, яке прокачується, до касетного блока закріплюється патрубок з вимірювальним соплом. Швидкість прокатаного повітря вимірюється за допомогою вказівника швидкості, з’єднаного з вимірювальним соплом, аналогічно тому, як це робиться при градуюванні фільтровентиляційної установки. Патрубок з вимірювальним соплом закритий захисним жалюзійним кожухом, який захищає фільтр від попадання на нього дощу. Після фільтрації повітря викидається через повітревідвід, довжина якого в 10 раз більше його поперечних розмірів.

Вертикальний екран (рис.11.3). Для якісного визначення вмісту в повітрі радіоактивних аерозолів може бути використаний вертикальний екран, який складається з вибіленої марлі, натягнутої на вертикальний каркас.

Фільтрація повітря через марлю відбувається під дією сили вітру. Щоб площина екрану була перпендикулярна до напрямку вітру, екран прикріплюється до флюгерки, яка установлюється на стояку так, щоб екран з флюгеркою могли вільно повертатися. Рамка з марлею установлюється на висоті 1,5 м над поверхнею ґрунту.     Рис.11.3 Вертикальний екран.

Через те, що ефективність уловлювання аерозолів вертикальним екраном залежить від швидкості вітру і вологості повітря, то точність визначення концентрацій радіоактивних аерозолів за допомогою вертикального екрану виявляється гірше, ніж за допомогою фільтровентиляційної установки.

Середній ефективний об’єм повітря , що пройшов крізь вертикальний екран, можна оцінити за формулою

,

де - середня швидкість повітряного потоку, який пройшов крізь

екран, отримана шляхом осереднення даних чотирьох

вимірювань за добу;

- час експозиції марлі (час фільтрації повітря через марлю);

- коефіцієнт ефективності уловлення аерозолів марлею ();

- площа фільтра.

Після експозиції марля знімається і направляється в лабораторію.

Проби радіоактивних випадань. Бак-збірник. При відборі проб випадань використовується бак-збірник місячних випадань, який являє собою бак прямокутної форми, виготовлений з матеріалів, стійких проти корозії. Висота стінок баку приблизно 1 м. Верхній край баку установлюється від поверхні землі на висоті 1 м. Площа баку звичайно приблизно 0,5 м ². В літній період на дно баку наливається шар води 1-2 см, в який добавляються солі стронцію, цезію і церію. Наявність цих солей різко скорочує адсорбцію радіоактивних ізотопів на стінки баку, забезпечуючи тим самим високу ефективність уловлення радіоактивних випадань.

Після місячної експозиції вміст баку, будь то сніг чи дощова вода, переноситься в емальоване відро. Якщо в зимовий період на внутрішніх станках баку утворився шар льоду, то бак необхідно перенести в тепле приміщення або відігріти. Потім воду зливають, а бак промивають дистильованою водою і протирають марлевим тампоном, змоченим слабким розчином азотної кислоти, щоб зібрати радіоактивні аерозолі, які осіли на стінках баку. Протирати бак необхідно і у тому випадку, якщо протягом місяця не було опадів.

Вся вода або розтоплений сніг, зібрані баком, і вода, якою промивали бак, фільтрується і пропускається крізь колонку, що містить іонообміні смоли КУ-2 і ЕДЕ-10П. Швидкість фільтрації не повинна перевищувати 2 л/год. Після закінчення фільтрації посудина, в якій знаходилась вода, обмивається дистильованою водою. Ця вода також пропускається через колонку.

Після фільтрації іонообмінна смола, фільтр з осадком і марлевий тампон, яким протирався бак, направляються до лабораторії.

Перевага бака-збірника полягає в тому, що налита в нього вода запобігає видуванню радіоактивних аерозолів, які попали в пробовідбірник. З іншої сторони, високі стінки захищають від попадання в бак радіоактивних аерозолів, перенесених безпосередньо біля поверхні землі. Густина таких аерозолів може бути трохи вище, ніж на висоті 1 м, за рахунок радіоактивних аерозолів, які відскакують від підстилаючої поверхні (викривлення їх траєкторії руху).

Планшет горизонтальний (рис.11.4). Для відбору проб щоденних випадань використовується горизонтальний планшет, що складається з металевого квадратного столика, на якому розміщується вибілена медична марля площею 0,3 м ². Поверхня столика розташовується на висоті 1 м над поверхнею ґрунту. Під час снігових заносів висоту столика потрібно збільшити, установлюючи його на відстані 1 м над поверхнею снігу.

Планшет установлюється так, щоб на нього не здувався пил з найближчих будов і щоб він не знаходився у вітровій тіні цих будов. Ефективність уловлення планшета в сухі дні пояснюється затримкою аерозолів ворсинками марлі, а в дні з опадами адсорбцією аерозолів поверхнею марлі. Потрібно відмітити, що такою здатністю володіє тільки вибілена марля. Адсорбційна ж здатність інших сортів марлі значно нижче.

Після добової експозиції марля знімається, поверхня планшету протирається знятою марлею. При цьому необхідно слідкувати за тим, щоб не струсити пил, що осів на марлі. Марля складається так, щоб верхня сторона виявилася всередині. Якщо марля волога, то її потрібно просушити. Якщо на марлі скопився сніг, його необхідно перекласти в емальоване відро, розтопити, добавити 1-2 краплі азотної кислоти, перемішати і перелити в емальовану каструлю для випаровування.   Рис.11.4 Горизонтальний планшет.

Після упарювання залишком води просочують марлю, яку потім висушують і відправляють до лабораторії.

Порівняння ефективності відбору випадань горизонтальним планшетом з ефективністю відбору баком-збірником місячних випадань показало, що ефективність відбору горизонтальним планшетом можна прийняти рівним 0,7. Отримане значення справедливе тільки у тому випадку, якщо експозиція планшету (час зміни марлі) дорівнює 1 добі. При більш тривалій експозиції ефективність уловлення падає. Це можна пояснити як здуванням вже захоплених аерозолів, так і зниженням ефективності за рахунок запиленості поверхні марлі.

Збірник опадів служить для відбору проб опадів і являє собою поліетиленовий бак з герметичною кришкою, установлений так, щоб верхній край знаходився на висоті 2 м від поверхні землі. Щоб виключити випаровування води і зменшити забруднення пилом бак-збірник опадів виставляють безпосередньо на початку дощу або снігопаду, попередньо сполоснувши дистильованою водою. Якщо опади йдуть з переривами, то в перервах бак закривається кришкою.

Після закінчення випадання опадів пробу зливають у поліетиленову бутель, яку ретельно закупорюють і маркірують. Якщо випав сніг, то бак переносять до лабораторії. Після танення снігу вміст баку переливають у бутель.

Проби води з водойм. Проби води з річок, озер і водосховищ для визначення радіоактивності беруться в залежності від особливостей гідрологічного режиму водойм. Особливий інтерес являють проби, відібрані в період паводка або затяжних зливових дощів, коли відбувається змив поверхневого шару ґрунту, а також при стаціонарному режимі водойм.

На річках проби беруться на стромовині з глибини 0,2-0,5 м. На озерах і водосховищах проби води беруться з верхнього шару рейдової вертикалі, а в зимовий період і в період літньої межені, крім того, і з придонного шару (на 0,5 м вище дна).

При невисокій мінералізації (з вмістом кальцію менше 20 мг/л) проби води пропускаються крізь іонообмінну смолу. Якщо у воді солей кальцію більше ніж 20 мг/л, воду оброблюють методом осадження. Для цього в пробу води об’ємом 20 л вносять 12 г вуглекислого амонію і добіляють розчин аміаку. В результаті взаємодії в осадок випадають карбонати кальцію і частково магнію, а разом з ними і солі стронцію.

Проби морської води відбираються об’ємом 10 і 0,5 л. Проба об’ємом 0,5 л упаковується в поліетиленову пляшку. Відбір такої проби необхідний для контролю повноти виділення солей стронцію з морської води. В пробу об’ємом 10 л добавляється 120 г безводної соди. Після відстоювання протягом декількох діб проба зливається, а осадок або фільтрується і висушується, або переливається в поліетиленову пляшку об’ємом 1 л. Всі відібрані проби води пересилаються до лабораторії.

Дата добавления: 2015-10-13