ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО УЧЕТУ И ХРАНЕНИЮ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

В настоящее время значительное внимание уделяется вопросам охраны окружающей среды, одной из наиболее важных и актуальных составляющих которой является учет и хранение радиоактивных отходов. Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ с внесёнными изменениями от 23 мая 2018 года), радиоактивные отходы — это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается.

Подобные вещества образуются во время следующих процессов:

– При создании ядерного топлива;

– При работе ядерного реактора;

– При обработке элементов топлива излучением;

– При производстве, а также использовании естественных или искусственных радиоизотопов.

Эти отходы крайне опасны для природы, так как они повышают уровень радиоактивного фона. Радиация может нанести необратимый вред экологии и населению, а радиационные аварии могут обернуться катастрофой с глобальными последствиями, что подтверждает авария на Чернобыльской АЭС, случившаяся 26 апреля 1986 год, которой присвоили 7-й уровень опасности по Международной шкале ядерных событий (INES). Также 7-й уровень опасности был присвоен аварии на АЭС "Фукусима-1" в Японии, которая произошла в 2011 году в результате землетрясения.

Радиоактивные вещества несут невидимую опасность, так как у них отсутствует цвет, запах и вкус. Это делает их особенно опасными, ведь человек может жить рядом с источником радиации много лет и даже не подозревать об этом. Распад этих веществ не зависит от внешних факторов. Поэтому опасность нельзя устранить химическим, физическим или каким-нибудь другим путём.

Уровень радиационной опасности зависит от:

– Количества РАО в биосфере;

– Мощности дозы, присутствующей гамма — радиации;

– Площади территории, подвергающейся загрязнению;

– Численности населения.

Также возникает опасность попадания вредных веществ в человеческий организм с употребляемыми продуктами и водой. Результат — мутация, отравление или смерть. В связи с этим, очень важно незамедлительно устранять даже самые минимальные радиационные аварии.

Для оперативного решения такого рода проблем, прежде всего, необходимо их максимально быстрое обнаружение, грамотная оценка случившегося и возможных последствий. Также важны факторы, которые позволят ускорить процесс принятия решений – хранение информации в электронном виде и ее визуализация, возможность моделирования различных ситуаций, а также наличие готовых к использованию инструментов с необходимыми алгоритмами (построение маршрута движения специального транспорта).

В области учета и хранения РАО существуют различные программные продукты. Но, стоить отметить, что они не выполняют все необходимые функции, например, такие, как:

• Поиск и визуализация пространственной, атрибутивной и справочной информации по различным критериям;
• Создание статистических карт по различным критериям;
• Расчет оптимального маршрута движения специализированного транспорта с учетом нескольких критериев;
• Планирование различных проверок объектов интереса;
• Ведение учета полученных сотрудниками предприятия доз радиации за различные периоды.

В качестве примера рассмотрим систему государственного учета и контроля радиоактивных веществ и отходов (СГУК РВ и РАО). Система автоматизирует сбор и контроль данных о наличии, изготовлении, передаче, получении радиоактивных веществ и отходов, их переработке, кондиционировании, постановке и снятии с учета, а также об изменении их состояния, свойств и местоположения. Это необходимо в целях предотвращения потерь, несанкционированного использования и хищения ядерных веществ и отходов, а также в целях предоставления госорганам и службам информации о наличии и перемещении этих веществ и отходов, об их экспорте и импорте.

В ходе проведенного анализа других существующих аналогов программных продуктов было принято решение о целесообразности разработки приложения, учитывающего все минусы подобных приложений и использующего ГИС-технологии. В ходе проектирования ГИС были сформулированы основные требования.

Требования к функциям ГИС:

1. ГИС должна выполнять следующие информационно – поисковые задачи:

• Поиск и визуализация пространственной и атрибутивной информации об объектах интереса предприятия по различным критериям (объекты строительства, объекты с массовым пребыванием людей, предприятия, водные объекты, сельскохозяйственные угодья и т.д.);
• Поиск и визуализация пространственной и атрибутивной информации об объектах заказчиков услуг предприятия по различным критериям (объекты строительства, объекты с массовым пребыванием людей, предприятия, водные объекты, сельскохозяйственные угодья и т.д.);
• Поиск и визуализация справочной информации о радионуклидах;
• Поиск и визуализация справочной информации о сотрудниках предприятия (ФИО, дата рождения, должность, дата вступления в должность, образование, номер телефона, адрес, адрес электронной почты);
• Поиск и визуализация справочной информации о хранилищах радиоактивных отходов (номер хранилища, название, объем, масса захоронений, количество контейнеров, суммарная активность);
• Поиск и визуализация атрибутивной информации о протоколах проверок объектов, проведенных предприятием;
• Поиск и визуализация атрибутивной информации о договорах на услуги, заключенных между заказчиками услуг и предприятием;

2. ГИС должна выполнять следующие функциональные задачи:

• Создание статистических карт по различным критериям (количество захороненных РАО по годам; количество захороненных ЖРО, ТРО и т.д. (в %); сколько из запланированных объектов каждого типа было проверено на соответствие нормам радиационного фона (в %) и др.);
• Расчет оптимального маршрута движения специализированного транспорта с учетом нескольких критериев (расстояние, учет препятствий);
• Планирование проверок объектов с функцией напоминания о предстоящих проверках;
• Ведение учета полученных сотрудниками предприятия доз радиации;
• Администрирование пользователей ГИС.

Требования к программно-аппаратному обеспечению ГИС

1. ГИС должна быть реализована на основе клиент – серверной архитектуры (Рисунок 1).

Архитектура «клиент – сервер» - это архитектура программного комплекса, в которой происходит распределение прикладной программы по двум логически различным компонентам (клиент и сервер), взаимодействующим по схеме «запрос-ответ» и решающим свои определенные задачи.

Компьютер (или программа), управляющий и/или владеющий каким-либо ресурсом, называют сервером этого ресурса.

Компьютер (или программа), запрашивающий и пользующийся каким-либо ресурсом, называют клиентом этого ресурса.

Клиент и сервер могут находиться как на одном компьютере (ПК), так и на разных ПК в сети. Также может возникать такая ситуация, когда некоторый программный блок будет одновременно выполнять функции сервера по отношению к одному блоку и клиента по отношению к другому.

Сервер в многоуровневой архитектуре разделен на две части: на сервер приложения выполняющую бизнес-логику ИС и сервер базы данных (СУБД), которая хранит непосредственно данные, управляет транзакциями, а также выполняет манипуляцию с данными. Клиентская часть ИС выполняет только презентационную логику. Передача данных производится через беспроводную сеть.

Рисунок 1. Архитектура ГИС

2. Сервер приложения должен функционировать на программно-аппаратном комплексе со следующими характеристиками:

• Операционная система: Windows 7/8/10;
• Тактовая частота процессора: не менее 3GHz. Dual Core;
• Оперативная память (ОЗУ): не менее 8Gb;
• Жесткий диск: не менее 100Gb свободного дискового пространства.

3. Стационарные рабочие места пользователей должны функционировать на программно-аппаратном комплексе со следующими характеристиками:

• Операционная система: Windows 7/8/10;
• Тактовая частота процессора: не менее 2GHz. Dual Core;
• Оперативная память (ОЗУ): не менее 2Gb;
• Жесткий диск: не менее 10Gb свободного дискового пространства;
• Наличие установленного на устройстве веб-браузера;

4. Мобильные устройства должны быть на базе ОС Android 4.4 и выше с установленным на устройстве веб-браузером;
5. Операционная система IOS 7 и выше с установленным на устройстве веб-браузером.

Ввод и хранение сведений о РАО, хранилищах и заказчиках

Для использования ГИС необходимо, чтобы были введены следующие первичные данные:

•  О радиоактивных отходах (агрегатное состояние, активность, тип отхода, радионуклид, номер хранилища, дата захоронения);
• О хранилищах (тип хранилища, проектный объем хранилища, проектная масса захоронений, проектная суммарная активность, количество контейнеров);
• О заказчиках (ОГРН объекта, название, тип объекта, юридический адрес, фактический адрес проверки, ФИО директора, номер телефона).

Данные можно редактировать и удалять.

Визуализация пространственной информации

Большой проблемой при транспортировке РАО для их дальнейшего захоронения является расчет оптимального маршрута движения специализированного транспорта. Проблема возникает, потому что существующие ГИС рассчитывают только кратчайший маршрут движения от точки А до точки В.

Для транспортировки РАО необходим расчет маршрута с учетом препятствий, таких как зоны заповедников, парков, ферм и так далее, а также, с учетом запрета передвижения по населенным пунктам (кроме окраин).

Пример построения подобного маршрута представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Пример построения маршрута движения специализированного транспорта с учетом препятствий

Учет полученных сотрудниками доз радиации

Для каждого сотрудника можно добавлять дозу облучения радиацией в указанную дату (Рисунок 3).

Рисунок 3. Окно добавления дозы радиации, полученной конкретным сотрудником

Все внесенные полученные дозы группируются для каждого сотрудника, что позволяет легко оценивать ситуацию и принимать немедленные решения по госпитализации сотрудника, если она необходима (Рисунок 4). Особенно эта функция полезна при оценке суммарной полученной дозы радиации за определенный период времени (например, за полгода или год). Данные о полученном сотрудниками облучении можно удалять.

Рисунок 4. Просмотр полученных сотрудниками доз радиации

Таким образом, разработанная ГИС предприятия позволяет осуществлять поиск и визуализацию пространственной и атрибутивной информации, поиск и визуализацию справочной информации, быстро рассчитывать оптимальный маршрут движения специализированного транспорта с учетом нескольких критериев, облегчить ведение учета полученных сотрудниками предприятия доз радиации. Данная система окажет существенную поддержку деятельности сотрудникам предприятий по обращению с радиоактивными отходами.

В дальнейших перспективах рассматривается возможность создания автоматического выбора наиболее подходящего хранилища для захоронения РАО на основе анализа их состояния, активности, периода полураспада и вида излучения.

Ещё одной перспективой является реализация функции моделирования аварийных ситуаций на территории хранилищ предприятий по обращению с радиоактивными отходами.

Список литературы:

1. Краткое введение в ГИС [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.qgis.org/testing/en/docs/gentle_gis_introduction/ свободный (дата обращения 28.04.2019);
2. Классификация РАО в РФ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ecology-of.ru/otkhody/klassifikatsiya-rao-v-rf/, свободный (дата обращения 03.05.2019);
3. Радиоактивные отходы [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ecoportal.info/radioaktivnye-otxody/, свободный (дата обращения 03.05.2019);
4. Обращение с радиоактивными отходами [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://toxi.dyndns.org/Spravki/Normativ/Radiation/2-6-1-2612-10/p18.htm, свободный (дата обращения 03.05.2019);
5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://energetika.in.ua/ru/books/book-5/part-3/section-3/3-3/3-3-5, свободный (дата обращения 03.05.2019);
6. Будущее атомной энергетики в решении проблемы накопленных РАО [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7307, свободный (дата обращения 03.05.2019);
7. Характеристика радиоактивных излучений и единицы их измерения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mrkvant.com.ua/radiation/5/, свободный (дата обращения 03.05.2019);
8. Правила обращения с радиоактивными отходами [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vtorothodi.ru/klassy-otxodov/klassifikaciya-radioaktivnyx-otxodov, свободный (дата обращения 03.05.2019).