Обґрунтування високоенергетичного режиму дезiнфекцiї води за допомогою пучка електронiв
Анотація
Завдання забезпечення безпечною та чистою питною водою вимагає надiйних методiв дезiнфекцiї. Електронно-променева обробка є перспективною технологiєю, але її промислове застосування часто обмежене нормативними обмеженнями, якi зазвичай обмежують енергiю електронiв на рiвнi 10 МеВ для запобiгання iндукованiй радiоактивностi. У цiй статтi представлено теоретичне обґрунтування радiологiчної безпеки використання вищого, пiдпорогового енергетичного режиму. У статтi пропо-
нується робота в дiапазонi 10–15,6 МеВ (на прикладi 14,9 МеВ) та демонструється, що цей пiдхiд дозволяє обробляти значно товстiшi шари води порiвняно зi стандартним режимом 10 МеВ, забезпечуючи при цьому радiологiчну безпеку. Для моделювання процесу було використано комплексну числову модель, розраховано спектр гальмiвного фотона та iндуковану активнiсть
вiд потенцiйних фотоядерних реакцiй. Було проведено кiлькiсний аналiз iндукованої активностi для основних компонентiв води (16O, 2H) та типових мiкроелементiв вiдповiдно до українських стандартiв (ДСанПiН 2.2.4-171-10). Аналiз доводить, що iндукована радiоактивнiсть є незначною. Первинний канал активацiї на киснi енергетично заборонений, а активнiсть вiд мiкроелементiв є короткочасною та значно нижчою за рiвнi втручання, встановленi українськими нормами радiацiйної безпеки (НРБУ-97). Ця робота надає вагоме фiзичне обґрунтування того, що високоенергетичний пiдпороговий режим є радiологiчно безпечним, що дозволяє переглянути iснуючi енергетичнi обмеження при проектуваннi електронно-променевих водоочисних установок.
Завантаження
Посилання
J.W.T. Spinks, and R.J. Woods, An Introduction to Radiation Chemistry, 3rd ed. (Wiley-Interscience, New York, 1990).
State Sanitary Norms and Rules DSanPiN 2.2.4-171-10, Hygienic requirements for drinking water intended for human consumption, (Kyiv, 2010). (in Ukrainian).
Radiation Safety Standards of Ukraine (NRBU-97), Normy radiatsiinoi bezpeky Ukrainy [Radiation Safety Standards of Ukraine], (Kyiv, 1997). (in Ukrainian).
Koning, A., Hilaire, S. Goriely, S. TALYS: modeling of nuclear reactions. Eur. Phys. J. A 59, 131 (2023). https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01034-3
IAEA-TECDOC-1570, ”Radiation Treatment for Disinfection of Water and Wastewater,” (International Atomic Energy Agency, Vienna, 2008).
G. Van Rossum, and F. L. Drake, Python 3 Reference Manual (CreateSpace, Scotts Valley, CA, 2009).
C.R. Harris, et al., ”Array programming with NumPy,” Nature, 585, 357-362 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2649-2
J.D. Hunter, ”Matplotlib: A 2D graphics environment,” Computing in Science & Engineering, 9, 90-95 (2007). https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.55
M.J. Berger, J.S. Coursey, M.A. Zucker, and J. Chang, “ESTAR: Stopping-Power and Range Tables for Electrons,” National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. [Online]. Available: https://www.nist.gov/pml/stopping-power-range-tables-electrons-protons-and-helium-ions
L. I. Schiff, ”Energy-Angle Distribution of Thin Target Bremsstrahlung,” Physical Review, 83, 252 (1951). https://doi.org/10.1103/PhysRev.83.252
F. H. Attix, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry (Wiley-VCH, 2004).
K. S. Krane, Introductory Nuclear Physics (John Wiley & Sons, 1988).
Авторське право (c) 2025 Степан Г. Карпусь, Олег О. Шопен, Дмитро А. Захарчук, Тетяна О. Нарожна
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
