Радиационный контроль в угольных шахтах

Санкт-Петербург 2019

Содержание

Введение

1. Актуальность радиационного контроля в угольных шахтах

2. Основные источники радиации в угольных шахтах

2.1 Причины появления радиационной опасности в угольных шахтах

3. Радиометр РГА-09МШ

3.1 Функциональная схема радиометра

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Если опасность радонового облучения для шахтеров урановых шахт установлена однозначно, то для угольных шахт радоновая опасность является не изученной до конца проблемой. Поэтому измерения радона и его дочерних продуктов распада в условиях горных выработок для установления радоноопасности угольной шахты и дозы облучения горняков - актуальная задача. радиационный контроль угольный шахта

Цель: изучить радиационную обстановку в угольных шахтах

Задачи:

1) выявить основной источник радиации

2) рассмотреть радиометр для контроля радиации в угольных шахтах

1. Актуальность радиационного контроля в угольных шахтах

Радиационная опасность угольных шахт, связанная с естественными радионуклидами, содержащимися в углях и вмещающих породах, -- одна из важных и малоизученных проблем угольной отрасли, которая порой недооценивается в современном мире, но требует предельного внимания. Основной вклад в дозу облучения подземного персонала вносят дочерние продукты радона и торона, а также долгоживущие радионуклиды ряда урана и тория, присутствующие в шахтной атмосфере в виде аэрозолей. Один из компонентов радиационного фона на угольных шахтах и разрезах -- г-излучение углей и вмещающих пород, обусловленное содержащимися в них радионуклидами естественных семейств урана и тория, а также радиоактивного изотопа калия-40. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и создает внешнее облучение организма горняков. Мощность дозы г-излучения прямо пропорциональна содержанию у-излучающих радионуклидов в стенках горной выработки.

Но поскольку содержание урана-238 и тория-232 в углях и вмещающих породах в подавляющем большинстве случаев не выходит за пределы колебаний естественного фона, г-излучение вопреки широко распространенному мнению не является сколько-нибудь существенным фактором воздействия на персонал и радиоактивное загрязнение на угольных шахтах и разрезах. Радиационная обстановка в шахте зависит главным образом от интенсивности проветривания и скорости Выделения радона и торона в рудничную атмосферу. Радон и торон высвобождаются из горных пород повсеместно и накапливаются в непроветриваемых или слабопроветриваемых объемах (горные выработки, выработанное пространство, камеры, тупиковые выработки, ниши и т.п.). В таких местах эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) дочерних продуктов радона в воздухе нередко превышает допустимый уровень в десятки и даже сотни раз. Персонал угольных предприятий и население, проживающее в районе его расположения, подвергаются воздействию широкого комплекса радиационно-опасных факторов (РОФ).

Вместе с тем существенный вклад в общую эффективную эквивалентную дозу облучения вносят всего несколько ведущих РОФ, которые и должны быть основными объектами радиационного контроля. К таким РОФ относятся:

· скрытая энергия дочерних продуктов радона и торона в воздухе горных выработок, производственных помещений, жилищ и в окружающей среде;

· мощность дозы внешнего г-излучения на рабочих местах и в жилищах;

· содержание долгоживущих радионуклидов в производственной атмосфере, а также в почвах сельскохозяйственных угодий;

· количество радионуклидов в питьевой воде.[1]

2. Основные источники радиации в угольных шахтах

Особую роль в обеспечении радиационной безопасности угольных шахт играет контроль концентрации (объемной активности) радона в атмосфере, который необходим для определения источников его выделения, расчета потребности шахты в воздухе для проветривания и рационального распределения последнего в сети горных выработок, оценки радиоактивного загрязнения производственных помещений технологического поверхностного комплекса шахты, измерения индивидуальных экспозиций от облучений, присутствующих в угольных шахтах. Радиационная опасность угольных шахт, связанная с естественными радионуклидами, содержащимися в углях и вмещающих породах, ? одна из важных и малоизученных проблем угольной отрасли, которая порой недооценивается в современном мире, но требует предельного внимания. Основной вклад в дозу облучения подземного персонала вносят короткоживущие дочерние продукты распада радона и торона, а также долгоживущие радионуклиды ряда урана и тория, присутствующие в шахтной атмосфере в виде аэрозолей. Один из компонентов радиационного фона в угольных шахтах - гаммаизлучение углей и вмещающих пород, обусловленное содержащимися в них радионуклидами естественных семейств урана и тория, а также радиоактивного изотопа калия-40. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и создает внешнее облучение организма горняков. Мощность дозы гамма-излучения прямо пропорциональна содержанию гаммаизлучающих радионуклидов в стенках горной выработки [1]. Вследствие того, что содержание урана-238 и тория-232 в углях и вмещающих породах в подавляющем большинстве случаев не выходит за пределы колебаний естественного фона, гамма-излучение, вопреки широко распространенному мнению, не является сколько-нибудь существенным фактором воздействия на персонал и радиоактивное загрязнение в угольных шахтах. Радиационная обстановка в шахте главным образом зависит от интенсивности проветривания и скорости выделения радона и торна в рудничную атмосферу. Радон и торон высвобождаются из горных пород повсеместно и накапливаются в непроветриваемых или слабо проветриваемых объемах (горные выработки, выработанное пространство, камеры, тупиковые выработки, ниши и т.п.). В таких местах эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) дочерних продуктов распада радона в воздухе нередко превышает допустимый уровень в десятки и сотни раз, что представляет опасность для здоровья горняков. Таким образом, измерение концентрации (объемной активности) радона в атмосфере угольных шахт необходимо для обеспечения контроля радиационной безопасности горняков. Однако практическое осуществление такого контроля в угольных шахтах различной категории опасности по газу и пыли сдерживается отсутствием переносных (портативных) приборов во взрывобезопасном исполнении, предназначенных для измерения радона и его дочерних продуктов распада [2].

2.1 Причины появления радиационной опасности в угольных шахтах

Особую роль в обеспечении радиационной безопасности играет контроль концентрации (объемной активности) радона в атмосфере [3], который необходим для определения источников его выделения, расчета потребности шахты в воздухе и рационального распределения последнего в сети горных выработок, оценки радиоактивного загрязнения жилых и производственных помещений, измерения индивидуальных экспозиций.

Контроль и учет облучения персонала и населения заключаются в определении индивидуальных экспозиций отдельных лиц, работающих или проживающих в условиях, при которых суммарная годовая эквивалентная доза на критические органы или эффективная эквивалентная доза облучения всего организма могут превышать допустимые значения. При характерных для шахт значительных колебаниях уровней контролируемых РОФ установить такие условия на практике довольно сложно.

К группе риска относится главным образом подземный персонал (за исключением постоянно работающих в зоне действия входящей воздушной струи), а также работники поверхностного комплекса шахт, находящиеся в зоне действия исходящей воздушной струи.

Оценка радиационной обстановки включает:

· систематизацию и анализ полученной дозиметрической информации;

· выявление лиц, дальнейшее облучение которых требует ограничения;

· прогноз радиационной обстановки на последующие периоды развития горных работ;

· анализ возможных путей снижения дозы облучения и разработку соответствующих мероприятий;

· анализ погрешностей и корректировку объема радиационного контроля.

Для оценки радиационной обстановки необходимы следующие данные:

· распределение персонала шахты (в том числе по подразделениям и профессиям) по диапазонам текущих экспозиций, внешнему и внутреннему облучению для каждого РОФ и с учетом их суммарного воздействия, а также по кумулятивным экспозициям за предыдущий стаж;

· список лиц, имеющих текущие экспозиции, выше допустимых пределов;

· распределение рабочих мест по диапазонам уровней РОФ с указанием максимальных и средних значений для каждого вида работ;

· результаты воздушных и радоновых съемок, позволяющие определить параметры, влияющие на формирование радиационной обстановки, и разработать комплекс корректирующих мероприятий (схема вентиляции рудника, дебиты радона и проветриваемые объемы ветвей, производительность вентиляционных установок, календарный план развития горных работ и т.д.);

· фактический и требуемый объемы контроля по каждому РОФ, средние значения коэффициентов вариации уровней РОФ, определение погрешности оценки индивидуальных экспозиций.

Вторая важная проблема угольных шахт -- пожары. При возникновении эндогенных пожаров в выработанных пространствах угольных шахт выделяются не только газы, образующиеся в процессе интенсивного окисления угля (оксид и диоксид углерода, водород, ряд углеводородов), но и радон. В результате фильтрационно-диффузионных процессов при нагреве угля и пород радон под воздействием паров воды и рудничных газов диффундирует в действующие выработки и к поверхности земли по макротрещинам горного массива и аэродинамическим каналам выработанного пространства.

Согласно Методике определения фонов индикаторных газов в выемочных полях шахт России радон по информативности, при использовании его в качестве индикаторного газа, занимает третье место после оксида углерода и водорода.

Важнейшим путем решения задачи радиационного контроля в целях предотвращения возгораний на угольных шахтах является оценка потенциальной радоноопасности горных выработок. Основу оценки потенциальной пожароопасности горных выработок составляют:

· анализ фактических значений объемной активности (ОА) радона в шахтной атмосфере;

· изучение зависимостей между плотностью потока радона (ППР) с поверхности горных выработок, подземных вод и ОА радона в выработанном пространстве;

· установление закономерностей процесса выделения радона по всем его источникам.

3. Радиометр РГА-09МШ

Научно-производственным предприятием «Тетра» (ООО НПП «Тетра») разработан радиометр эквивалентной равновесной объемной активности радона РГА-09МШ во взрывозащищенном исполнении (РВ 1В Иа Х), предназначенный для использования в угольных шахтах и вариант его невзрывозащищенного исполнения РГА-09МШ1. Радиометр модификации РГА-09МШ1 использовался на предприятиях ядерно-топливного цикла и горнодобывающей промышленности, но не в шахтах опасных по газу и пыли. В основу функционирования радиометра было заложено одновременное измерение эквивалентной равновесной объемной активности радона-222 и торона (радона-220) в воздухе, а также объемной активности дочерних продуктов распада радона-222: Ро-218 (RaA), Pb-214 (RaB), Bi-214 (RaC) при одновременном контроле концентрации метана. В новом варианте конструкции радиометра РГА-09МШ взрывозащита обеспечивается: - помещением электродвигателя типа ДПР-52 воздуходувки во взрывонепроницаемую оболочку; - ограничением тока аккумуляторной батареи с помощью резисторов до искробезопасных параметров; - ограничением мощности, выделяемой на ограничительных резисторах, самовосстанавливающимися предохранителями; - особыми условиями эксплуатации (знак Х в маркировке) - закреплением радиометра за конкретным человеком, ответственным за предотвращение в процессе эксплуатации падений и ударов радиометра. Макеевским научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности (МакНИИ) были проведены приемочные испытания радиометра РГА-09МШ в шахтных условиях. Основанием для проведения приемочных испытаний радиометра послужили: - требования п.30, главы 1, раздела IV Правил безопасности в угольных шахтах; - статья 18 Горного закона Украины (рациональная добыча, использование полезных ископаемых и охрана недр); - статьи 3, 13 закона Украины «О защите человека от влияния ионизирующего излучения»; - статьи 4, 23 закона Украины «Об обеспечении санитарного и эпидемиологического благополучия населения».

Промышленным предприятием, на котором были проведены приемочные испытания радиометра было выбрано обособленное предприятие «Шахта «Холодная Балка» государственного предприятия «Макеевуголь» (ОП «Шахта «Холодная Балка» ГП «Макеевуголь»). Выбор данной шахты обоснован актом выбора места приемочных испытаний радиометра, согласованным ДонецкоМакеевской региональной горнотехнической инспекцией и разрешением на проведение приемочных испытаний в условиях шахты «Холодная Балка» ГП «Макеевуголь», выданным территориальным управлением Госгорпромнадзора в Донецкой области №026-86. Промышленные испытания проводились на основании программы и методики приемочных испытаний радиометра РГА-09МШ. Основная цель приемочных испытаний опытного образца радиометра РГА-09МШ заключалась в проверке соответствия радиометра РГА-09МШ утвержденному техническому заданию; требованиям стандартов и других нормативных документов; требованиям безопасности и санитарногигиеническим нормам; установление возможности постановки радиометра на серийное производство.

Испытания радиометра проводили на рабочих местах, располагающихся по маршруту движения воздуха в шахте:

- на поверхности шахты в устье вспомогательного (воздухоподающего) ствола;

- в выработках руддвора, по которым поступает свежий воздух;

- в магистральных выработках, по которым поступает свежий воздух в местах интенсивного пылеобразования (местах погрузки, возле опрокида, на пересыпах магистральных конвейеров);

-в участковых выработках, по которым поступает свежий воздух (конвейерных и откаточных в местах интенсивного пылеобразования);

- в проходческом забое (на свежей и исходящей струе, в забое);

- в очистном забое (в месте сопряжения откаточной или конвейерной выработки с лавой, в нижней нише; верхней нише, сопряжении верха лавы с вентиляционной выработкой);

- в участковых и магистральных вентиляционных выработках;

- в выработках, подходящих к вентиляционному стволу, бункерам и загрузкам скипового ствола;

- в помещениях технологического комплекса и обогащения угля, подземных переходах и галереях, помещениях АБК.

Результаты приемочных испытаний подтвердили работоспособность радиометра РГА-09МШ, его соответствие техническим характеристикам и параметрам, заложенным в техническом задании и рабочей документации. Радиометр РГА-09МШ приемочной комиссией рекомендован к серийному производству и использованию в шахтах, опасных по газу и пыли.

Технические характеристики

3.1 Функциональная схема радиометра

Рис. 1 Блок-схема радиометра

Заключение

В заключение данной работы можно сделать выводы:

1. Контроль за радоновыделением в шахтах -- крайне важная часть обеспечения безопасности в горных выработках, а данная тематика заслуживает особого внимания и дальнейшего развития, так как основным источником среди естественной радиации наибольшую опасность для человека представляет радон.

2. Радиометр РГА-09МШ является одним из самых подходящих радиометров радона для угольных шахт, потому что предназначен для измерения объемной активности естественных радиоактивных аэрозолей (дочерних продуктов распада радона-222) и определения эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона и торона в воздухе и выполнен в взрывозащищенном корпусе.

Список используемой литературы

1. Кременев О.Г., к.т.н. (МакНИИ), Овчаренко В.Л., к.т.н., Кавера А.Л., к.т.н., доц. (ДонНТУ) ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАДИОМЕТРА КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ.

2. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 8.2009.

3. Кременев О.Г., к.т.н., с.н.с. (МакНИИ), Овчаренко В.Л., к.т.н. (ДонНТУ) ИЗМЕРЕНИЕ РАДОНА И ЕГО ДОЧЕРНИХ ПРОДУКТОВ РАСПАДА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ.

4. ООО «НПП «Тетра» Приборы радиационного и технологического контроля [Электронный ресурс]: URL: http://www.tetra.ua/production/dosimeter_radiometer/rga-09m/.

Размещено на Allbest.ru