Практичне заняття № 1. Оцінка радіаційної обстановки

1. Теоретична частина

   1. Загальні відомості з оцінки радіаційної обстановки

Серед уражаючих факторів ядерної аварії і ядерного вибуху особливе місце займає радіоактивне забруднення, що поширюється на сотні кілометрів і на великих площах може створюватись забруднення, яке буде небезпечним для населення протягом тривалого часу.

За цих умов необхідно організувати захист населення від радіоактивних речовин та випромінювань на основі даних про рівні радіації, характер, район і масштаби радіоактивного забруднення місцевості.

Для визначення впливу радіоактивного забруднення місцевості на особовий склад формувань ЦЗ при проведенні рятувальних і невідкладних робіт, населення, виробничу діяльність сільського і лісового господарства виявляють і оцінюють радіаційну обстановку.

Радіаційна обстановка – це масштаб і ступінь радіоактивного забруднення місцевості, які впливають на дії формувань ЦЗ, населення і роботу об’єктів народного господарства.

Радіаційна обстановка може бути виявлена і оцінена за даними прогнозу і розвідки.

Оцінку проводять начальник штабу ЦЗ, командири формувань за участю спеціалістів об’єкту чи населеного пункту.

Для наочності і оперативності використання даних радіаційної обстановки при розв’язанні типових задач передбачається відображення на картах (схемах) фактичних або прогнозованих зон радіоактивного забруднення місцевості.

2. Норми радіаційної безпеки

Людина протягом усього життя зазнає впливу радіації. Рівень радіації в різних місцях землі різний. В Одеській області рівень радіації природного фону становить Р_О=15-18мкР/год. За рік кожен житель Одеської області одержує дозу радіації D_О ≈ 0,1Р.

Нормами радіаційної безпеки «НРБ-91» передбачений поділ категорій населення і працівників атомної промисловості на три категорії:

• категорія А - персонал атомної промисловості і т.п.;

• категорія Б - люди, які проживають чи працюють поблизу джерел випромінювання;

• категорія В - решта населення.

Для категорії А річна норма зовнішнього опромінення не повинна перевищувати - 5бер (Р), для категорії Б - 0,5бер (Р).

Для населення (кат. В) норми не встановлені, однак згідно з Законом України «Про правовий режим території, що дістала радіоактивне забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи» – можна вважати річну норму зовнішнього опромінення не більше - 0,1бер (Р).

В аварійних умовах зовнішнього опромінення установлена норма: для категорії А - 25бер (Р), для категорії В - 10 бер (Р).

Згідно з Законом України «Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань» передбачені перевищення цих доз:

• для населення (кат. В ) - до 0,1бер (Р) за рік;

• для персоналу АЕС - до 2 бер (Р) за рік.

Для жінок віком до 40 років вводиться обмеження опромінення на область тазу не більше 1бер за будь-який місяць, доза вагітних жінок не повинна бути більшою 0,5бер за період вагітності.

3. Методика оцінки радіаційної обстановки при аварії на аес

Радіаційна обстановка може бути виявлена та оцінена за даними прогнозу і розвідки.

1. Методика оцінки радіаційної обстановки методом прогнозування

При ядерному вибуху або аварії на АЕС буде забруднена територія радіоактивними речовинами (радіонуклідами). Методика оцінки радіаційної обстановки при цьому буде однакова.

Оцінка радіаційної обстановки методом прогнозування – це перший етап роботи. Така оцінка дає можливість орієнтовно визначити вплив радіоактивного забруднення місцевості на боєздатність формувань ЦЗ, можливість функціонування об’єкту, вибрати найбільш доцільні способи дій на забрудненій місцевості, намітити заходи протирадіаційного захисту, а також дати завдання для ведення радіаційної розвідки.

Для прогнозування радіоактивного забруднення місцевості необхідно мати такі вхідні (початкові) дані:

• тип і потужність ядерного реактора (потужність ядерного боєприпасу);

• координати АЕС (ядерного вибуху);

• час аварії (ядерного вибуху);

• частка радіоактивних речовин, які можуть бути викинуті під час аварії

( 3%, 10%, 30% ); (для ядерного вибуху не задається);

• швидкість і напрямок вітру ;

• стан вертикальної стійкості атмосфери.

Завчасно деякі дані прогнозувати неможливо, тому обирають найгірші умови: швидкість вітру 5м/с, напрямок вітру на об’єкт, стан вертикальної стійкості атмосфери - ізотермія, частка викинутих радіоактивних речовин - 10%.

Ізотермія виникає в похмуру погоду, а також при вітрі більше 4м/с і характеризується однаковою температурою до висоти 30м.

Оцінка радіаційної обстановки проводиться в такій послідовності.

а). Визначають зони забруднення:

В таблиці 1 показані прогнозовані розміри зон забруднення при руйнуванні реакторів з 10% викиданням радіоактивних речовин, вітрі – 5 м/с і ізотермії.

Таблиця 1.

Прогнозовані зони забруднення

Зони	Реактор
	ВВЕР-1000
	L, км	Ш, км	S, км2
М	155	13,8	1070
А	29,5	1,16	26,8
Б	-	-	-
В	-	-	-
Г	-	-	-

б). Наносять на карту (схему) зони радіоактивного забруднення.

При нанесенні на карту (схему) зон радіоактивного забруднення спочатку позначають місце АЕС (ядерного вибуху). Потім від цього місця проводять пряму лінію (вісь сліду) через об’єкт. На ній відкладають ширину і довжину кожної зони забруднення відповідно табл.1. На зовнішніх межах зон позначають рівні радіації, які можуть бути на першу добу після аварії на АЕС (як на рис.1) чи на першу годину після ядерного вибуху.

Рис.1. Прогнозовані зони забруднення

в). Розраховують час випадання радіоактивних речовин.

Час випадання радіоактивних речовин визначають за формулою:

t_ВИП = R / v , (1)

де R - відстань від АЕС до даного об’єкту,

v - швидкість вітру , км/год.

Проте прогноз радіоактивного забруднення має відносний характер, тому його обов’язково уточнюють радіаційною розвідкою з метою своєчасного забезпечення штабів, командирів формувань ЦЗ, керівників, власників і спеціалістів даними про фактичну радіаційну обстановку.

Конкретні дії особового складу формувань ЦЗ, керівників, власників, спеціалістів сільського господарства і населення, встановлення режиму роботи об’єктів в умовах радіоактивного забруднення проводиться тільки на основі оцінки радіаційної обстановки за даними розвідки. Тому збір і обробка необхідних даних, виявлення та оцінка радіаційної обстановки є одним із важливих завдань штабів і командирів формувань ЦЗ.

0. 2.3.2. Методика оцінки радіаційної обстановки за даними розвідки

1. Другий етап роботи – це виявлення фактичної радіаційної обстановки та її оцінка.

2. Для спостереження за радіаційним та хімічним ста­ном на кожному об'єкті народного господарства створю­ються пости радіаційного і хімічного спостереження (РХС).

3. Оцінка радіаційної обстановки – це розв’язання основних завдань різних варіантів дій в умовах забруднення, аналіз одержаних результатів і вибір найбільш доцільних варіантів дій, які б виключали радіаційне ураження людей, тварин і забруднення радіоізотопами урожаю.

4. Для прикладу розглянемо оцінку радіаційної обстановки після можливої аварії на АЕС.

5. При оцінці радіаційної обстановки проводять такі роботи:

6. а. Вимірюють рівні радіації у різних місцях, приводять їх до єдиного часу (еталон – одна доба після аварії), наносять на карту (схему) зони забруднення.

7. Рівні радіації на єдиний час (одна доба) розраховують за формулою:

8. Р₁ = Р_t / К_t , (2)

9. де К_t = коефіцієнт зниження рівня радіації (табл. 2 ).

11. Приклад 1: На 2 добу після аварії на АЕС рівень радіації був Р₂ = 150 мР/год. Визначити рівень радіації на першу добу після аварії і зону забруднення.

12. Відповідно табл. 4 К₂ = 0,76, тому Р₁ = 150 / 0,76 = 197 мР/год, це зона А.

13. Б. Прогнозують рівні радіації на час t.

14. Для цього слід також використовувати табл. 2. Згідно формули 2

15. Р_t = Р₁ * К_t

16. Приклад 2: Визначити рівень радіації на сьому добу після аварії, якщо рівень радіації на першу добу був Р₁ = 197 мР/год.

17. Відповідно табл.2 К₇ = 0,46, отже Р₇ = 197 · 0,46 = 96 мР/год.

19. Таблиця 2.

20. Коефіцієнти зниження рівня радіації місцевості після аварії на аес

21. Час після аварії, діб	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
    К	1	0.76	0.64	0.57	0.52	0.49	0.46	0.43	0.41	0.4
    Час після аварії, діб	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
    К	0.38	0.37	0.36	0.35	0.34	0.33	0.32	0.315	0.31	0.3
    Час після аварії, діб	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
    К	0.295	0.29	0.285	0.28	0.275	0.27	0,269	0.267	0.263	0.25
    Час після аварії, діб	60	90	180	рік
    К	0.19	0.16	0.125	0.09

23. В). Визначають можливі дози опромінення.

24. Визначення доз опромінення проводять за формулою:

25. Д = Р_СР · t_ОПР / К_ПОСЛ , (3)

26. де Р_СР - середній рівень радіації за час опромінення t _ОПР;

27. К_ПОСЛ - коефіцієнт послаблення рівня радіації (табл.3).

28. Середній рівень радіації визначають за формулою:

29. Р_СР = (Р_П + Р_К ) / 2 _, (4)

30. де Р_П - рівень радіації на початок опромінення;

31. Р_К - рівень радіації на кінець опромінення.

32. Час опромінення визначають за формулою:

33. t _ОПР = t_К – t_П , (5)

34. де t_П - час початку опромінення;

35. t_К - час кінця опромінення.

36. Отже, дозу опромінення визначають за формулою:

37. Д = ((Р_П + Р_К ) / 2 К_ПОСЛ )* t_ОПР . (6)

39. Середні значення коефіцієнта послаблення доз радіації Таблиця 3.

    Будівлі, транспорт, умови знаходження людей	КПОСЛ
    Розміщення на відкритій місцевості	1
    Відкриті щілини, траншеї	3-4
    Перекриті щілини	30-50
    Протирадіаційні укриття (ПРУ)	100 і >
    Герметичні сховища	1000 і >
    Автомобілі, автобуси, вагони вантажні	2
    Кабіни тракторів, бульдозерів, екскаваторів, грейдерів	4
    Виробничі одноповерхові будівлі	7
    Житлові кам’яні одноповерхові будинки	10
    Підвали в кам’яних одноповерхових будинках	40
    Житлові кам’яні двоповерхові будинки	15
    Підвали в кам’яних двоповерхових будинках	100
    Житлові дерев’яні одноповерхові будинки/підвали	2/7

41. Приклад 3: На початок опромінення рівень радіації Р_П =100 мР/год. Час опромінення t_ОПР – 7 діб. Коефіцієнт послаблення радіації будинком К_ПОСЛ = 10. Початок опромінення t_П - 4 доба після аварії. Визначити дозу опромінення.

42. Д = ((Р_П + Р_К ) / 2 К_ПОСЛ ) * t_ОПР

43. Р_П = Р₄ ; Р_К = Р₁₁

45. Визначаємо рівень радіації на першу добу:

46. Р₁ = Р_П : К₄ = 100 : 0,57 = 175 мР/год.

47. Визначаємо рівень радіації на кінець опромінення ( Р_К = Р₁₁).

48. Р_К = Р₁₁ = Р₁ · К₁₁ = 175 · 0,38 = 66,5 мР/год.

49. Визначаємо отриману дозу, користуючись формулою 6:

50. Д = ((Р_П + Р_К ) / 2 К_ПОСЛ ) * t_ОПР = (( 100 + 66,5) / 2*10) *7*24 = 1399 мР

51. або Д = 1,4 Р.

52. Г). Визначають допустиму тривалість перебування людей на забрудненій території.

53. Рішення такої задачі необхідно для визначення доцільних дій на забрудненій території.

54. Для цього можна використовувати формулу 3. Згідно формули 3 визначається час перебування t _ПЕР на забрудненій території

55. t _ПЕР = ( Д_ДОП* К_ПОСЛ ) / Р_П, (7)

56. де Д _ДОП– допустима ( або задана ) доза опромінення;

57. Р_П - рівень радіації на відкритій місцевості.

59. Приклад 4. Визначити допустиму тривалість перебування аварійної команди в будинку під час рятувальних робіт, коли рівень радіації на початок робіт на відкритій місцевості був Р_П = 20 мР/год, К_ПОСЛ = 10, допустима доза опромінення Д _ДОП= 20 мР. Початок роботи t _П – 4 доба після аварії.

60. t _ПЕР = ( Д_ДОП* К_ПОСЛ ) / Р_П = ( 20*10 ) / 20 = 10 годин.

61. За цей час рівень радіації практично не змінився і допустиму тривалість перебування аварійної команди в будинку під час рятувальних робіт можна вважати 10 годин.

62. Д). За захисними критеріями захистити робітників і особовий склад формувань цз, прийняти рішення.

63. Під час ліквідації наслідків аварії незалежно від зони необхідно дотримуватися основних заходів радіаційного і дозиметричного контролю, захисту органів дихання, профілактичного прийому йодистих препаратів, санітарної обробки особового складу, дезактивації одягу і техніки.

64. У зоні А – помірного радіоактивного забруднення – виходячи з умов обстановки, треба намагатися скорочувати час перебування особового складу на відкритій місцевості, застосовувати засоби захисту органів дихання.

65. У зоні Б – сильного радіоактивного забруднення – люди повинні бути в захисних спорудах.

66. У зоні В – небезпечного радіоактивного забруднення – перебування людей можливе тільки в дуже захищеній техніці протягом кількох годин.

67. У зоні Г – надзвичайно небезпечного радіоактивного забруднення – навіть короткочасне перебування людей недопустимо.

70. 3. Практична частина: розв’язання типових задач по оцінці радіаційної обстановки при можливій аварії на аес

Задача 1. У період проведення регламентних робіт на 4-му енергоблоці Південно-Української АЕС виникла непередбачувана ситуація. Керована реакція ядерного палива перетворилась у некеровану. Виник тепловий вибух, у результаті якого було викинуто біля 10% ядерного палива. Тип ядерного реактора – ВВЕР-1000. Місце знаходження АЕС – Вознесенськ. Кількість аварійних реакторів – 1. Астрономічний час аварії – 4 год. 20 хв. Метеорологічні умови: швидкість вітру на висоті 10 м – 5 м/с; напрям вітру – у бік населеного пункту (місто Комінтернівське); стан вертикальної стійкості атмосфери – ізотермія..

Визначити: розміри можливих зон радіоактивного забруднення місцевості, користуючись таблицею 1. і нанести на карту прогнозовану радіаційну обстановку. Зробити висновок

Задача 2. Прогнозування дози опромінення на осі сліду радіоактивної хмари.

Початкові дані: Аналогічно задачі 1.

Характеристика умов перебування людей: 50% населення у полі, 50% – у одноповерхових кам’яних приміщеннях, 70% особового складу формувань ЦЗ знаходяться на відкритій місцевості, 30% – у виробничих одноповерхових будівлях. Тривалість роботи – 7 годин.

Визначити: дози опромінення, які можуть одержати люди під час перебування в районі радіоактивного забруднення. Зробити висновок.

Примітка: Скористатися табл. 3.

Задача 3. Визначення допустимої тривалості перебування людей на забрудненій території.

Початкові дані: Аналогічно задачі 1.

Визначити:тривалість роботи (перебування людей) на забрудненій території. Зробити висновок.

Задача 4. Оцінювання наслідків ураження.

Початкові дані: Аналогічно задачі 1.

Визначити: радіаційні втрати населення (імовірність втрати працездатності людей) і розробити заходи щодо захисту населення умовах р/а забруднення при ядерній аварії.

Використати критерії для прийняття рішення про заходи захисту населення на ранній фазі розвитку аварії (табл. 4) згідно з рекомендаціями МАГАТЕ.