Заведующий лабораторией радиоэкологии Института радиобиологии НАН Беларуси Александр Никитин отмечен за разработку модели перехода техногенных радионуклидов в системе «почва-растение». Ему – слово.

Одним из условий безопасного существования и развития человеческого общества сегодня является доступность источников энергии. Многие государства, и Беларусь не исключение, в значительной мере полагаются на атомную энергетику. На данный момент на Земле функционирует 443 атомных электростанции, построенных в различные годы, и новые 52 скоро будут введены в строй.

Функционирующие в штатном режиме атомные электростанции – один из «зеленых» источников энергии. Но опыт эксплуатации объектов ядерного энергетического цикла показывает, что нельзя исключать риск возникновения на них аварийных ситуаций с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду.

Наличие систем поддержки принятия решений – важное условие оперативного выбора правильной стратегии и тактики действий в аварийных и поставарийных ситуациях с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду. Сегодня такие системы используются и на этапе проектирования объектов, с целью анализа радиоэкологической уязвимости территории. Поскольку система «почва-растение» – в числе ключевых элементов потока долгоживущих радионуклидов из аварийных выпадений к человеку, модель поведения техногенных радионуклидов в этом звене является одним из центральных элементов систем поддержки принятия решений. К данной модели предъявляется ряд требований, среди которых – точность прогноза, гибкость и широта области применения, практичность и ряд других.

Традиционно для прогноза накопления техногенных радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур используются эмпирические модели – коэффициенты перехода из почвы в растения. Опыт их использования показал, что это решение далеко от идеала. Отсутствуют алгоритмы переноса коэффициентов перехода между различными видами и сортами культур, типами почв, агрохимическими и другими условиями. Они не учитывают влияние многих экологических факторов, способных повлиять на поведение радионуклидов в системе «почва-растение», а также динамику изменения их биологической доступности после попадания в почву. Поэтому одна из центральных задач радиоэкологии сегодня – разработка модели, сочетающей в себе надежность оценки, переносимость на различные природно-климатические условия и сельскохозяйственные культуры, простоту использования на практике.

Созданную в Институте радиобиологии НАН Беларуси модель можно считать важным шагом в этом направлении. Это математическое обобщение результатов экспериментальных работ и наблюдений, проводимых в лаборатории радиоэкологии более десяти лет. С другой стороны – это продолжение развития теоретических идей таких радиоэкологов, как Ф. Смолдерс, Дж.П. Абсолом, Д. Тарситан, С. Уемацу, Т. Алмахайни. Для параметризации модели на основе большого объема разрозненных экспериментальных данных использованы методы машинного обучения. Основные результаты данной работы опубликованы в 2021 году в журнале Международного союза радиоэкологов – Journal of Environmental Radioactivity.

Отличительная особенность разработанной модели – учет влияния изменения влагообеспеченности на биологическую доступность калия и накопления радиоактивных изотопов цезия растениями. Благодаря этому появляется возможность прогноза потоков дозообразующих радионуклидов в пищевые цепи человека в широком диапазоне природно-климатических условий, а также в условиях регионального изменения климата и водного режима территории. Полученные результаты используются при разработке программных средств поддержки принятия решений по преодолению последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС.

Александр Никитин,

Институт радиобиологии НАН Беларуси