Исследование возможностей детектора на основе кристалла бромида лантана для оценки удельной активности цезия–137 в глубоких слоях почвы

В ходе проведения экспедиционных радиационно-гигиенических исследований территорий часто возникает необходимость оценки удельной активности радионуклидов в почве на глубинах более 20 см, что сопряжено с определёнными методическими и техническими трудностями при отборе проб. Целью настоящего исследования являлось проведение серии градуировочных измерений и оценка возможностей коллимированного сцинтилляционного детектора для количественного определения удельной активности ¹³⁷Cs в грунте на различных глубинах в скважинах in situ. Материалы и методы: Для гамма-спектрометра МКСП-01 «РАДЭК» с кристаллом LaBr₃(Ce) была проведена комплексная градуировка, включающая исследование осевой чувствительности и эффективности регистрации радионуклида ¹³⁷Cs как от точечного источника, так и от объемного источника почвы с известной активностью. Это позволило определить оптимальные параметры измерений, включая расстояния между коллиматорами, и градуировочные коэффициенты для точного определения удельной активности на различных расстояниях и с разным объемом образца. Результаты исследования и обсуждение: В данной статье представлены результаты градуировки детектора на основе кристалла LaBr₃(Ce) размером ∅ 30 х 30 мм, предназначенного для измерения интенсивности гамма-излучения ¹³⁷Cs в скважинах на глубинах до 1 м. Проведённые градуировочные измерения показали, что конструкция детектора позволяет измерять удельные активности ¹³⁷Cs от 200 Бк/кг в скважинах диаметром 90 мм с эффективностью регистрации пика ¹³⁷Cs около 0,1 % и временем измерения 30 мин. Детектор обеспечивает надежное обнаружение слоёв почвы с удельной активностью выше минимально значимой удельной активности. Заключение: Коллиматоры, обеспечивающие доступ гамма-излучения к открытой части кристалла LaBr₃(Ce), позволяют регулировать толщину исследуемого слоя почвы (ширину обзора горизонта) в процессе измерения. При расстоянии между коллиматорами 1,5 см детектор позволяет изучать горизонты удельной активности почвы с шагом 5 см, при увеличении расстояния до 2 см – с шагом 10 см.

1. Верутин М.Г., Кобрусева О.Н. Ядерно-геофизические методы исследований: лабораторные и полевые радиометрические методы: практическое руководство. Гомель: Гомельский ГУ им. Ф. Скорин, 2021. 44 с.

2. Обзор отечественных радиометрических и спектрометрических систем, которые могут быть использованы для целей учета и контроля ядерных материалов // ВНИИА. URL: https://vniia.ru/rgamo/literat/obzor/doc/obzorrus.pdf (Дата обращения: 30.06.2025).

3. Иванов М.М., Иванова Н.Н. Экспресс-анализ вертикального распределения ¹³⁷Cs в почве для оценки темпов эрозионно-аккумулятивных процессов в зоне интенсивного радиоактивного загрязнения // Почвоведение. 2023. № 4. С. 510-520. DOI: 10.31857/S0032180X22601104.

4. Пак Д.Ю., Пак Ю.Н., Есендосова А.Н., Смагулова А.Б. О возможности спектрометрического гамма-каротажа при решении задач нефтегазопромысловой геофизики // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Технические науки. 2016. № 4. С. 1069-1072.

5. Иванов М.М., Комиссарова О.Л., Кошовский Т.С., Цыпленков А.С. Применение полевой гамма-спектрометрии и дозиметрии для исследования осадконакопления на пойме малой равнинной реки в зоне радиоактивного загрязнения // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2021. № 1. С. 120–127.

6. Пак Д.Ю., Пак Ю.Н., Табаева А.Ю. Перспективы геофизических исследований скважин на основе спектрометрического гамма-каротажа // Труды университета. 2022. Т. 86, № 1. С. 81-89.

7. Храмцов Е.В. Радиационная обстановка на территории проведения мирного ядерного взрыва «Глобус-1» до выполнения реабилитационных работ // Радиационная гигиена. 2019. Т. 12, №2. С. 81-88. DOI:10.21514/1998-426x-2019-12-2-81-88.

8. Цветнова О.Б., Александров М.Н., Щеглов А.И. Современная радиоэкологическая обстановка на территории объекта «Глобус - 1» // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2013. № 2. С. 11–16.

9. Варфоломеева К.В., Седнев К.А., Библин А.М. и др. Радиационно-гигиеническая характеристика и санитарное состояние территории проведения мирных ядерных взрывов «Глобус-3» и «Кварц-2» в Республике Коми // Радиационная гигиена. 2025. Т.18, №1. С.100-111. DOI: 10.21514/1998-426X-2025-18-1-100-111.

10. Казачёнок Н.Н. «Закономерности формирования техногенных биогеохимических провинций радиоактивных изотопов». Докторская диссертационная работа по специальности геоэкология. Науки о Земле. СПб, 2018. 313 с.

11. Учебно-методическое пособие по радиоактивным, акустическим и термическим методам исследования скважин / Федеральное агентство по образованию, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования, Уфимский государственный нефтяной технический университет. Уфа, 2009. 101 с.

12. Язиков В.Г., Легавко А.В. Особенности проведения геофизических исследований в скважинах при изучении и освоении инфильтрационных (гидрогенных) месторождений урана. Томск: Издательство ТПУ, 2012. С. 12.

13. Баретто П.М. Новейшие достижения в разведке урановых месторождений // Бюллетень МАГАТЭ. Т. 23, №2. С. 18-24. URL: https://clck.ru/3NPvCr (Дата обращения: 30.06.2025).

14. Гейхман М.Г., Колесниченко В.П., Климов В.В. и др. Новые технические средства, технологии и методология геолого-геофизического контроля технического состояния крепи газовых и газоконденсатных скважин, в том числе и скважин с аномально высокими пластовыми давлениями и температурой. Краснодар: Просвещение-Юг, 2011. 265 с.

15. Семенов В.Н. Контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений промыслово-геофизическими методами: монография / В.Н. Семенов; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Тюменский государственный университет. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2020. 224 с.

16. Акиньшин А.В., Кантемиров Ю.Д. Практическое руководство по интерпретации геофизических исследований скважин: монография. ООО «Тюменский нефтяной научный центр», 2021. 122 с.

17. Уткин В.И. Селективный гамма-гамма каротаж на угольных месторождениях. М.: Наука, 1975. 127 с.

18. Урманов Э.Г. Нейтронный каротаж нефтегазовых скважин: его модификации, обработка и интерпретация результатов: учебно-методическое пособие. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. 80 с.