Search academic texts

Registration Number

0520U100481, Doctoral dissertation

Title

Information technologies of aquatic ecosystems contamination modeling for the computer support of decisions in radiation safety

Author

Bezhenar Roman V, Кандидат фізико-математичних наук

popup.head Maderich Volodymyr S.
popup.advisor Maderich Volodymyr S.
popup.opponent Trofymchuk Oleksandr M.
popup.opponent Kazymyr Volodymyr V
popup.opponent Talerko Nikolay N.

Status

Доктор технічних наук, 05.13.06, Інформаційні технології

Date

16-09-2020

Description

Дисертаційна робота присвячена розробці і розвитку інформаційних технологій для систем комп’ютерної підтримки рішень з радіаційної безпеки на основі нових та удосконалених математичних моделей переносу забруднення у водних екосистемах та дозових впливів на людину через різні шляхи опромінення. З цією метою камерна модель POSEIDON-R була вдосконалена для використання в системах комп’ютерної підтримки рішень з радіаційної безпеки. Зокрема, розроблена модель донного ланцюжка живлення, в якій вперше враховується перехід забруднення з донних відкладень у морські організми. Нова кінетично-алометрична модель неоднорідного засвоєння забруднення організмом риби, розроблена в роботі, дозволяє враховувати хіміко-біологічні властивості забруднюючих речовин накопичуватися в певних тканинах організму. У моделі враховується залежність параметрів, які описують основні процеси метаболізму риби, від її маси в степені -¼, що узгоджується з загальним законом масштабування в біології. Також отримана залежність засвоєння ізотопів цезію і стронцію морськими організмами від солоності оточуючої води, тобто від концентрації конкуруючих іонів калію і кальцію, відповідно. Дане вдосконалення моделі POSEIDON-R дає змогу застосовувати її у водних об’єктах з широким діапазоном солоності, зокрема, в лиманах і гирлах річок з майже прісною водою, а також у морях з великим стоком річкової води. Необхідно було здійснити адаптацію моделі POSEIDON-R до різних областей Світового океану для її інтеграції в систему RODOS. З цією метою вона застосовувалась для довгострокового моделювання переносу радіоактивного цезію 137Cs в європейських морях і морях північно-західної частини Тихого океану, суттєво забруднених в результаті аварій на Чорнобильській АЕС і АЕС Фукусіма. Для кожної з описаних областей розраховані концентрації радіонукліда у воді, донних відкладеннях і морських організмах узгоджуються з даними відповідних вимірювань за весь період моделювання. З метою детального відтворення переносу радіоактивного забруднення в північно-західній частині Тихого океану протягом двох років після аварії на АЕС Фукусіма-1 та в Балтійському морі протягом п’яти років після аварії на ЧАЕС застосовувалась тривимірна модель THREETOX. У результаті отримані карти забруднення морського середовища, а також області з підвищеними концентраціями 137Сs та шляхи його поширення в різні моменти часу. Для відтворення переносу 137Cs в морських організмах Тихого океану після аварії на АЕС Фукусіма-1 та для прогнозування наслідків майбутніх аварій у тривимірну модель THREETOX були вперше інтегровані компоненти технології моделювання забруднення водних екосистем. Камерна модель POSEIDON-R була включена в платформу PREDO для оцінки доз опромінення населення в результаті витоків радіонуклідів, що утворюються в умовах нормальної експлуатації атомних об’єктів Швеції, в морське середовище. Представлене порівняння розрахованих концентрацій радіоактивних 60Co та 54Mn у воді, донних відкладеннях і морських організмах з відповідними вимірами для АЕС Форсмарк, яка розміщена на березі Балтійського моря. Розроблена в даній роботі кінетично-алометрична модель неоднорідного накопичення забруднення в рибі дає краще узгодження розрахованих концентрацій обох радіонуклідів з вимірами порівняно з іншими моделями для типів риби, що знаходяться на різних рівнях ланцюжка живлення. Причиною цього є врахування внеску різних тканин, оскільки навіть низька концентрація активності в м’язовій тканині суттєво впливає на загальний вміст радіонукліда в рибі через її значну масову частку. Для розрахунку доз, отриманих населенням від прісноводних шляхів опромінення, в систему RODOS була інтегрована модель FDMA. В ній проводиться оцінка доз опромінення, отриманих населенням за рахунок вживання питної води та внаслідок споживання продуктів харчування рослинного і тваринного походження, забруднених через прісноводні шляхи. Вхідними даними моделі є концентрація радіонуклідів у воді на територіях сільськогосподарського виробництва і територіях проживання, яка є вихідною інформацією гідромодуля системи RODOS. Параметри моделі, які відносяться до різних радіоекологічних регіонів України, були зібрані, опрацьовані і внесені в систему RODOS, що сприяло її впровадженню в Україні. В даний час оцінка доз для населення від прісноводних шляхів опромінення в рамках системи RODOS здійснюється на атомних об’єктах України і в урядових структурах, зокрема, на Рівненській АЕС та в центрі прогнозування наслідків радіаційних аварій Українського гідрометеорологічного центру ДСНС України, що підтверджується відповідними актами впровадження.