Даже по каплям дождя. Радиационный мониторинг поможет уверенно отличать последствия природных явлений от техногенных воздействий.

— Основным направлением контроля радиационной обстановки долгое время являлась искусственная радиоактивность — та, что вызвана испытаниями ядерного оружия, авариями на АЭС и прочими технологическими процессами, — говорит Валентина Станиславовна. — Поэтому ограничивались мониторингом гамма-фона, оставляя в стороне другие виды ионизирующей радиации — такие, как альфа- и бета-излучение. Мы решили усовершенствовать мониторинг, но при этом существенно его упростив. Не секрет, что у надзорных служб очень часто не хватает средств на покупку сложных приборов. И это может дорого обойтись населению! Вот яркий пример актуальности наших исследований: изменение радиационного фона может сигнализировать о приближающемся землетрясении — обычно с целью их прогноза замеряют уровень радиоактивного газа радона в почве. Но всплеск радиоактивности в почве вызывает и… сильный ливень. Конечно, сейчас в России разрабатывается лазерное оборудование, позволяющее полностью определить характеристики дождя. Но оно весьма дорого. А к нам обратились, например, представители Камчатки — одного из самых сейсмоопасных регионов нашей страны. У них около 10 станций, где проводится мониторинг сейсмической активности, к тому же почти все они расположены в отдаленных местах. Даже если найдет регион деньги на приобретение дорогостоящего лазерного оборудования, разве согласится он на установку его где-нибудь “в чистом поле”, причем сильно заснеженном зимой? А на Камчатке снег в августе как еще тает (например, в горах), так уже и, бывает, выпадает. Словом, нас попросили разработать технически простейшие приборы, которые могли бы вести длительный мониторинг и в дождь, и в ветер, и в сильный мороз. И мы с такой задачей справились. Конечная цель проекта — создать многофункциональный комплекс с оптимальным набором измеряемых характеристик и числом используемых для этого детекторов, чтобы потребитель сам, в зависимости от цели мониторинга, мог собирать комплекс значимых параметров и приборов для их измерения. Мы такой комплекс разработали, сейчас идет обобщение результатов, полученных по ходу выполнения проекта.

— Сейчас очень активно исследуют воздействие малых доз радиации на здоровье человека. Если определять дозу облучения по активности отдельных радионуклидов, можно серьезно ошибиться, так как оценить влияние всех источников радиации невозможно. Мы предлагаем контролировать именно суммарный радиационный фон, создаваемый разными видами излучений. Такие данные могут помочь биологам и медикам выявить взаимосвязи изменений в радиационном фоне и в самочувствии человека. Мы изучаем годовой тренд почти всех видов ионизирующих излучений и можем предоставить достаточно полную базу данных. 

Вторая тема — роль ионизирующей радиации в физике атмосферы. Наши данные необходимы для изучения движения воздушных масс, электрических свойств атмо­сферных потоков. Кроме того, грамотно организованный мониторинг помогает отследить последствия опасных техногенных или природных явлений, например выяснить, куда направится в случае аварии радиоактивное облако или дым лесных пожаров, которые стали настоящим бедствием сибирских регионов в последние годы.

— Да. В частности, выяснили, насколько мало изучен вопрос влияния космического излучения на радиационный фон приземной атмосферы. Все исследования проводятся в верхних слоях атмосферы, вклад космической радиации на высоте 1-2 метра от земной поверхности — на уровне дыхания большинства живых существ — исследовали только японские ученые. Но методика их расчетов вызывает вопросы. Наша задача — не просто обрабатывать результаты измерений, но и моделировать процессы, используя, например, метод Монте-Карло (численное моделирование случайных процессов). Применяя определенные алгоритмы, технические приемы и способы, можно регистрировать опасные природные и техногенные явления по изменению соотношения между радиационными величинами в воздухе или в грунте. В природе существует так называемое “радиоактивное равновесие”, которое приводит к установлению определенного соотношения между, скажем, бета- и гамма-излучением от одного источника или нескольких. В рамках нашего проекта мы опирались на анализ информации с камчатских датчиков, собранной во время аварии на Фукусиме. Ее любезно предоставил нам Павел Фирстов, заведующий лабораторией акустического и радонового мониторинга Камчатского филиала Геофизической службы РАН. Наша идея заключалась в анализе соотношения значений плотности потоков бета- и гамма-излучений: во время прохождения радиоактивного облака с Фукусимы мимо камчатских датчиков оно должно было отличаться от нормированного… 

Кстати, эти и другие исследования мы ведем в сотрудничестве с томским Институтом мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (руководит исследованиями доктор физико-математических наук, профессор Петр Нагорский). Сегодня наша измерительная система позволяет фиксировать некоторые из опасных природных и техногенных явлений, а также отличать одно от другого. Для проведения мониторинга создали Томскую обсерваторию радиоактивности и ионизирующих излучений. Начинали с малого набора радиационных величин, сегодня измеряем порядка 30, постоянно совершенствуем методы и методики снятия параметров. Но на такие работы требуется много времени — ведь экстремальные природные явления не происходят по заказу.

— Это больная тема. Современные детекторы ионизирующих излучений никуда не годятся — не рассчитаны они на длительный срок работы и сибирский климат. Закупили белорусские альфа-датчики и опытным путем выяснили, что они реагируют… на дождь (калибровка показала — на низкоэнергетическое бета-излучение) — пришлось перенастраивать. И конечно, ни один импортный прибор для мониторинга радона при -300С не работает, а в Томской области зимой и холоднее бывает. Немецкая фирма сделала по нашему заказу специальный прибор с встроенным индикатором температуры и автоматическим включением подогрева, но он ломается каждые 10 месяцев. Ни разу даже годовой цикл измерений провести не удалось. В итоге я подошла к проблеме со своей женской логикой, очень практично и изобретательно: предпочитаю брать простейшие приборы и применять какой-то хитрый технический прием, чтобы они измеряли то, что нужно. Например, сейчас по проекту надо разработать техническое задание на опытно-конструкторские работы по созданию прибора, способного определить радон по альфа-бета-гамма-фону. Задача нетривиальная — чтобы измерять радон, вообще-то нужен спектрометр. Но мы уже практически нашли решение. 

— Безусловно, многое зависит от общей культуры населения. Где в России размещают датчики? Там, где за ними можно присматривать, защищать от обыкновенного бытового вандализма. В итоге один датчик висит в помещении, другой — на высоте 10 метров, и получаем несопоставимые данные измерений. Тогда как, согласно стандартам, датчик должен быть установлен на высоте одного метра на пустой площадке, чтобы в радиусе 50 метров отсутствовали здания. И в Германии, надо сказать, стандарты соблюдают. А израильские коллеги тоже страдают от вандалов.

— Конечно, в городской среде проводить мониторинг сложно: необходимо учитывать городские здания и сооружения как источники ионизирующего излучения. Высотные здания влияют на турбулентные процессы и перенос воздушных масс, поэтому для города требуется усовершенствование моделей переноса радионуклидов. Измерения в помещении могут дать совершенно другую картину. Например, известно, что в деревянных домах с подполом наличествует повышенное содержание радона. Поэтому мы проводим измерения на окраине города, в одних и тех же точках, чтобы можно было сопоставлять данные многолетних наблюдений. Предлагаемый нами комплексный подход к радиационному мониторингу позволит получать новые данные о структуре и динамике полей ионизирующих излучений и естественной радиоактивности в приземной атмосфере и поверхностном слое грунта. Наши данные могут быть использованы как в фундаментальных исследованиях — для проверки адекватности существующих моделей переноса радионуклидов, так и для решения прикладных задач — прогноза землетрясений или отслеживания последствий техногенных катастроф. Простота технологии обеспечивает большую надежность. А отсутствие в комплекте приборов дорогостоящего оборудования позволяет снабдить подобной установкой радиационного контроля многие государственные службы.