Учені оцінюють ризики радіаційного забруднення й затоплень берегової забудови у випадку стихійного лиха та техногенних впливів
Минуло 35 років із дня аварії на Чорнобильській атомній станції, але наслідки цієї катастрофи людству доведеться долати ще дуже довго.
Вплив радіації на довкілля вивчають чимало дослідницьких центрів у світі, але саме для нашої країни ця проблема “найближча”. Кожна висока повінь чи пожежа в зоні відчуження несуть ризики для людей та довкілля. Щоб оцінити, наскільки вони серйозні, науковці Інституту проблем математичних машин та систем НАН України вирішили створити сучасну систему моделювання оцінки ризиків вторинного радіаційного забруднення Прип’яті і Дніпра у випадку стихійного лиха (повеней, руйнування дамб, лісових пожеж) та техногенних впливів (зокрема, при поглибленні дна для нових навігаційних шляхів). У минулому році вчені подали на конкурс Національного фонду досліджень України “Наука для безпеки людини та суспільства” проєкт «Прогнозування небезпечних впливів радіоактивно забруднених поверхневих вод і затоплення берегів: розвиток моделей та їхнє впровадження для зменшення наслідків надзвичайних ситуацій у м. Києві, спричинених водами р. Дніпро» і перемогли. Проєкт розрахований на 2020-2021 роки, у минулому році на його реалізацію було виділено більше двох мільйонів гривень, у 2021-у фінансування складе три мільйони шістсот тисяч.
Керівник проєкту, старший науковий співробітник інституту Роман Беженар, каже: «Створити цю систему науковці прагнули давно, але не вистачало коштів. І лише завдяки перемозі в конкурсі і грантовому фінансуванню змогли розпочати роботу».
І Чорнобильска атомна, і Фукусіма-1
Наслідки аварії на ЧАЕС науковці інституту досліджують з 1986 року – вивчають проблеми затоплення, розробляють моделі поширення радіонуклідів, прогнозують небезпеку опромінення тощо.
Методи математичного моделювання, які розробили вчені, використовували і використовують для прогнозування радіоактивного забруднення Дніпра, для оцінки ефективності водоохоронних заходів у зоні відчуження тощо. Їхні моделі використовують у програмах МАГАТЕ для моделювання радіаційних забруднень, у розробці математичних моделей RODOS (Європейської системи підтримки ухвалення рішень із реагування на радіаційні аварії), при прогнозуванні наслідків забруднення водних систем після аварії на атомній станції Фукусіма-1 в Японії та Південній Кореї.
Звісно, лише математичних знань для реалізації цього масштабного проєкту не досить. Запитуємо у Романа Васильовича: «Кого залучили до роботи? Які дослідження плануєте провести?».
— Для проведення комплексного дослідження потрібні дані про радіоактивне забруднення води, донних відкладів і водних організмів у Прип’яті й Київському водосховищі, на водозборах зони відчуження, — пояснює пан Роман. — Саме тому до нашої команди увійшли спеціалісти з математичного моделювання, гідрологи, гідрохіміки, біологи, фахівці з атмосферного переносу радіоактивних аерозолів. Науковці мають досвід і польових робіт в зоні відчуження, і лабораторних досліджень на сучасному радіохімічному обладнанні.
Прорахувати небезпеку для кожного будинку
Прирічкова зона Києва й дачні поселення на берегах Дніпра регулярно потерпають від високих повеней. Ризик затоплення існує кожної весни. На державному рівні за прогнози зон затоплень (з визначенням кожної споруди, яка може бути затопленою) відповідає Український Гідрометцентр. У тісному контакті з Гідрометцентром та завдяки сучасним комп’ютерним моделям течій у річках і водосховищах учені Інституту проблем математичних машин та систем декілька років тому розробили пілотну версію прогностичної системи. Вона пройшла випробування в УГМЦ, отримала позитивну оцінку та рекомендації щодо вдосконалення.
— Система проводила величезний обсяг обчислень, ураховувала (щосекунди!) рух повені, швидкість течії та рівні води в десятках тисяч розрахункових “комірок” русла Дніпра від греблі Київської ГЕС до Трипілля, — розповідає Роман Васильович. — Розрахунок кожного сценарію повені тривав досить довго, а для оперативного попередження потрібні дуже швидкі прогнози, тому наш колектив нещодавно розробив нову технологію чисельного розв’язання рівнянь таких моделей для графічних процесорів. З її допомогою можна буде робити розрахунки для зони затоплень всього за одну-дві години. Впровадження цієї розробки в рамках проєкту стало можливим також завдяки фінансуванню НФДУ.
На основі даних вимірювань на водозборах ЧАЕС, Прип’яті, Київському водосховищі, Дніпрі та відповідно модифікованих розрахункових моделей учені нададуть прогнози щодо потенційного радіоактивного забруднення й опромінення населення, враховуючи різні варіанти днопоглиблення, природних і техногенних впливів на радіонукліди чорнобильського походження, що знаходяться у басейні Верхнього Дніпра. Крім цього, прорахують імовірний сценарій в разі високої повені на цих водоймах. Із цією метою буде розроблено унікальну систему прогнозування підняття води в Києві (з визначенням районів, вулиць та будинків, які можуть бути затоплені) при паводках і малоймовірному, але обговорюваному сценарію руйнування греблі Київської ГЕС.
Як брали проби
Запитуємо вченого: «Що вже зроблено в рамках проєкту?»
Роман Беженар розподає, що восени 2020 року передусім організували проведення експедицій для забору проб. Поспішали, адже повинні були встигнути до закриття навігаційного сезону. Встигли! Наприкінці жовтня корабель “Георгій Готовчиць” вийшов в експедицію на Київське море. Протягом тижня дослідники на різних локаціях брали проби води і мулу з дна. Одразу після цього команда працювала в зоні відчуження: за допомогою спеціального човна вчені брали проби з водойми-охолоджувача ЧАЕС. Звісно, ця робота вимагала найвищої кваліфікації та дотримання всіх правил безпеки. Учасники проєкту з Інституту гідробіології НАН України виконали відбір проб різних видів риби і водяних рослин у Київському водосховищі й у водоймі-охолоджувачі ЧАЕС.
Одночасно з експедиціями оперативно закупили необхідне обладнання: потужний комп’ютер і ноутбук з графічними процесорами нового покоління для тестування моделей і систем прогнозування.
На сьогодні всі проби, зібрані в Київському водосховищі, водоймі-охолоджувачі і на заплаві річки Прип’ять, оброблені, виміряно концентрації радіоактивного забруднення. Зібрані й систематизовані також дані попередніх досліджень, у яких брали участь виконавці проєкту. Підготовлено сценарії техногенних впливів на Київське водосховище при днопоглибленні і високих повенях. Протестовано новий алгоритм швидких розрахунків зон затоплень на графічних платах.
Про результати своїх досліджень учені планують розповісти, зокрема, на конференції Європейської геофізичної спілки EGU-2021, а також на форумі «Проблеми виведення з експлуатації об’єктів ядерної енергетики та відновлення навколишнього середовища» INUDECO 2021, що відбудеться в Славутичі.
У 2021 році робота в проєкті триває. Буде продовжено збір та дослідження проб, буде завершено налаштування моделей, а також створено системи прогнозування.
Управління ризиками
Користувачами системи моделювання радіоактивного забруднення стануть два оперативних підрозділи. Це Державне спеціалізоване підприємство “Екоцентр” Державного агентства України з управління зоною відчуження (воно відповідає за моніторинг навколишнього середовища і оцінку ризиків радіаційних забруднень в Чорнобильський зоні), та Центр прогнозування наслідків радіаційних аварій Українського Гідрометцентру (відповідає за інтегрування інформації щодо радіаційного моніторингу для всієї території країни та розробку оперативних прогнозів радіаційної обстановки у випадку надзвичайних ситуацій).
Відділ прогнозувань Гідрометцентру використовуватиме систему для оперативного прогнозування зон затоплень. Також вона стане в нагоді під час розробки планів управління ризиками затоплення (як Києва, так і інших міст), розробці нових Генпланів розвитку столиці тощо.
Після закінчення проєкту вчені представлять систему Держадміністрації Києва, розкажуть про можливості та перспективи її впровадження. В перспективі система буде корисна для Державної служби з надзвичайних ситуацій України, що відповідає за розроблення планів управління ризиками затоплення.
До речі, можливість створювати мультидисциплінарні команди Роман Беженар вважає величезною перевагою конкурсів НФДУ. Науковцям, які планують подавати свої проєкти на конкурс, він радить продумувати заявку до дрібниць.
— Я вважаю, що рівень фінансування, який забезпечує фонд, вартий витраченого часу на підготовку заявки, підписання договору та звітування, — зазначив пан Роман. — Це хороша можливість реалізувати свої наукові задуми. Якщо ви маєте справді вартісну ідею та досвід досліджень світового рівня, – ви неодмінно переможете.
Світлана ГАЛАТА
