А.А. АФОНИН, А.А. КОТЛЯРОВ, А.Ю. МАКСИМОВ , И.В. РАЗУМОВ

УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде
А.А. АФОНИН, А.А. КОТЛЯРОВ,
А.Ю. МАКСИМОВ1, И.В. РАЗУМОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Проектно-конструкторский филиал концерна «Росэнергоатом», Москва
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОПРИМЕСЕЙ В ВОЗДУХЕ
НА ПОВЕДЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОИОНОВ
На перенос аэроионов в воздухе при наличии электрического поля влияет их
подвижность, коэффициент диффузии и скорость нейтрализации. В работе
изучалась зависимость этих параметров от наличия электроотрицательных
микропримесей, которые могут присутствовать в воздухе. Установлены отличия,
возникающие при переносе радиоактивных аэроионов, обусловленные
различными
свойствами
микропримесей.
На
основании
полученных
экспериментальных данных построена модель переноса ДПР (дочерних продуктов
радона) в электрическом поле, которая используется для создания измерительных
камер селективных измерителей ОА изотопов радона.
Многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что
эффективность регистрации радона методом электроосаждения зависит от
содержания в воздухе молекулярных примесей и аэрозолей. В частности,
известно, что повышение влажности воздуха приводит к повышению
вероятности нейтрализации ионов ДПР (216Ро и 218Ро) радона в воздухе,
что снижает эффективность регистрации и обуславливает большую
погрешность измерений [1]. Однако сами механизмы нейтрализации
ионов ДПР в воздухе изучены слабо.
Ранее полученные экспериментальные данные позволяют описать
убыль ионов полония при движении в электрическом поле в следующем
виде:
1
1
PI=e-t/  e-x/x = е-х, где   Ро
 ,
  Е  x
где Е – напряженность электрического поля,  – среднее время жизни
относительно нейтрализации, μРо – подвижность иона в воздухе,х –
среднее смещение иона.
Для решения поставленной задачи использовались установка и
методика, позволяющие экспериментально оценить влияние наличия
различных микропримесей в воздухе на параметры μРо, , х. Установка
для измерения подвижности состоит из специально сконструированной
камеры и аспирационного конденсатора со встроенным в него ППД,
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 5
104
УДК 551(06) Моделирование физических процессов в окружающей среде
через который осуществлялась прокачка по циклу воздуха, содержащего
радон [2]. В установке для определения времени жизни ДПР использована
система плоскопараллельных осаждающих электродов, предназначенных
для создания однородного электрического поля с возможностью
изменения расстояния между электродами [3]. Специальный
микродозатор позволял создавать в газовом объеме камер необходимую
концентрацию микропримесей в воздухе в диапазоне 10-1000 мг/м3, что
соответствует значениям ПДУ в воздухе помещений для различных
органических веществ (этиловый спирт, ацетон и т.д.).
Результаты экспериментов показали, что значение подвижности ионов
218
Ро остается постоянным, не зависит от микропримесей в воздухе и
составляет (1,05±0,05) см2 /(с·В). Получены эмпирические зависимости 
их от концентрации для некоторых примесей в воздухе (этиловый спирт,
ацетон и т.д.).
В рамках расчетной модели исследовано влияние конфигурации
электростатического поля в камере измерителя радона на вероятность
осаждения ДПР при наличии микропримесей в воздухе. Модель основана
на вычислении электрического поля в измерительной камере, расчете
траектории движения ионов ДПР и последующем вычислении
эффективности электроосаждения ионов с использованием зависимостей
для скорости нейтрализации, полученных в экспериментах. Получены
зависимости эффективности собирания ДПР для различных значений
собирающего напряжения на электродах и величины концентрации для
некоторых
органических
примесей
в
воздухе.
Проведена
экспериментальная проверка результатов. Показано, что для измерений
проб воздуха, в которых концентрация примесей соответствует
нормируемым значениям ПДУ, накладываются определенные требования
на конструкцию камер селективных измерителей радона. В случае
превышения нормируемых уровней примесей следует предусматривать
предварительную очистку проб путем фильтрации воздуха.
Список литературы
1. Котляров А.А., Максимов А.Ю. Исследование характеристик радиоактивных
аэроионов // Науч. сессия МИФИ-2002: Сб. науч. тр.: в 13 т. МИФИ, 2002. Т. 5. С. 136-137.
2. Максимов А.Ю., Котляров А.А. Измерение подвижности радиоактивных аэроионов в
воздухе // Приборы и техника эксперимента. 2002. № 4. С. 140-143.
3. Афонин А.А., Котляров А.А., Максимов А.Ю. Установка для изучения процессов
нейтрализации радиоактивных ионов в воздухе // Приборы и техника эксперимента. 2003. №
1. С. 119-122.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 5
105