р - щільність матеріалу, г/см3;

23 - шар половинного ослаблення води, см.

Іншою складовою проникаючої радіації є потік нейтронів. Вони мають значну проникаючу здатність, бо вони електрично-нейтральні, тому не зазнають електричної взаємодії з ядрами або електронами середовища. Під впливом нейтронів утворюється штучна радіоактивність хімічних елементів, які до цього не були радіоактивними.

У результаті радіоактивного розпаду цих елементів будуть випускатися в навколишнє середовище бета- і гамма-промені.

Уражаюча дія проникаючої радіації визначається властивістю гамма-променів і нейтронів сильно іонізувати атоми середовища, в якому вони поширюються. Іонізуючи атоми і молекули, які входять до складу клітин, проникаюча радіація порушує функції окремих життєво важливих органів і систем.

Через те, що іонізацію безпосередньо в тканинах виміряти не можливо, вимірюють іонізацію в повітрі й роблять перерахунки на тканини.

Біологічна ефективність нейтронів у кілька разів більша ефективності гамма-променів. Гамма-промені й нейтрони дуже небезпечні, тому що можуть швидко поширюватися (зі швидкістю світла), легко проникають в організм і уражають практично всі органи і системи.Проникаюча радіація, подібно рентгенівським променям, проникає через різні матеріали, вона не справляє помітного впливу на більшість предметів. Проте під її впливом темніє скло оптичних приладів, виводяться з ладу електронні прилади, які часто дають нереальні показники. При дії на електрообладнання виникають тимчасові і незворотні зміни електричних параметрів. Погіршуються властивості ізоляційних матеріалів. Деякі полімери (гума) твердіють, або навпаки, стають дуже м'якими.

Характеристикою смертності проникаючої радіації прийнято показник 50 - величину поглинутої дози радіації, за якої 50 % осіб, що зазнали опромінення, вмирають через декілька днів або тижнів. Вважається, що ця величина знаходиться в межах від 600 до 300 рад. Проте дослідження показали, що у населення м. Хіросіми з низькими захисними властивостями організмів, що було пов'язано з війною показник 50 дорівнював 154 рад. Згубно діє проникаюча радіація на живі організми.

Уражаюча дія радіації на живі клітини називається опроміненням.

Опромінення порушує нормальну діяльність організму, що проявляється у вигляді так званої променевої хвороби. Ступінь і розвиток променевої хвороби у людей залежить від дози опромінення, яку одержав організм.

Радіоактивне забруднення є четвертим фактором, на який припадає 10 % енергії ядерного вибуху. Під час ядерного вибуху утворюється велика кількість радіоактивних речовин, які, осідаючи з димової хмари на поверхню землі, забруднюють повітря, місцевість, воду, а також всі предмети, що знаходяться на ній, споруди, лісові насадження, сільськогосподарські культури, урожай, людей і тд.

Джерелами радіоактивного забруднення є радіоактивні продукти ядерного заряду, частина ядерного палива, яка не вступила в ланцюгову реакцію, і штучні радіоактивні ізотопи.

Радіоактивні речовини, які випадають зі хмари ядерного вибуху на землю, утворюють радіоактивний слід. З рухом радіоактивної хмари і випаданням з неї радіоактивних речовин розмір забрудненої території поступово збільшується. Слід має, як правило, форму еліпса, велику вісь якого називають віссю еліпса. Розміри сліду радіоактивної хмари залежать від характеру вибуху і швидкості вітру. Слід може мати сотні й навіть тисячі кілометрів у довжину і кілька десятків кілометрів у ширину. Так, після вибуху водневої бомби, проведеному США в 1954 р. у центральній частині Тихого океану (на атолі Бікіні), забруднена територія мала форму еліпса, який простягнувся на 350 км за вітром і на 30 км проти вітру. Найбільша ширина смуги 65 км. Загальна площа небезпечного забруднення сягла до 8 тис. км2.

Під впливом вітру на різних висотах слід може набувати й іншої форми ніж еліпс. Забрудненість місцевості радіоактивними речовинами характеризується рівнем радіації і дозою випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин.

Слід радіоактивної хмари радіоізотопів, які випали на землю, поділяється на чотири зони забруднення.

Радіоактивне забруднення місцевості в межах сліду нерівномірне. Найбільше радіоактивних речовин випадає на осі сліду. Ступінь забруднення зменшується у напрямку до бокових меж, а також від центру вибуху до кінця хмари.

Зони зараження на сліді р/а хмари.

Зона А - помірного забруднення, доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 40 Р, на внутрішній межі 400 Р. Еталонний рівень радіації через годину після вибуху на зовнішній межі зони - 8 Р/год. Площа цієї зони 78-80 % всієї території сліду.

Зона Б - сильного забруднення, зона радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 400 Р, а на внутрішній - 1200 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год вибуху на зовнішній межі зони 80 Р/год. Площа 10-12 % площі радіоактивного сліду.

Зона В - небезпечного забруднення, доза радіації на зовнішній межі за час повного розпаду радіоактивних речовин 4000 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год після вибуху на зовнішній межі зони - 240 Р/год. Ця зона охоплює приблизно 8-10 % площі сліду хмари вибуху.

Зона Г - надзвичайно небезпечного забруднення, доза радіації на її зовнішній межі за період повного розпаду радіоактивних речовин 4000 Р, а всередині зони 7000 Р. Еталонний рівень радіації через 1 год після вибуху на зовнішній межі 800 Р/год.

Рівні радіації на зовнішніх межах цих зон через 1 год після вибуху становлять відповідно 8, 80, 240, 800 Р/год, а через 10 год - 0,5; 5; 15; 50 Р/год. З часом вони знижуються в 10 разів через кожні 7-кратні відрізки часу. Наприклад, через 7 год після вибуху потужність дози зменшується у 10 разів, через 49 год - у 100, через 343 год - у 1000 разів і т. д.

Основним джерелом забруднення місцевості є радіоактивні продукти поділу. Це суміш багатьох ізотопів різних хімічних елементів, які утворюються в процесі поділу ядерного заряду і радіоактивного розпаду цих ізотопів. При поділі ядер урану-235 і плутонію-239 утворюється майже 200 ізотопів 70 хімічних елементів. Більшість радіоізотопів належить до короткоживучих - йод-131, ксенон-133, лантан-140, церій-141 та ін. з періодом напіврозпаду від кількох секунд до кількох днів. Стронцій-90, цезій-137, рубідій-10, криптон-8, сурма-125 та інші мають період напіврозпаду від одного до кількох років. Радіоізотопи цезій-135, рубідій-В7, самарій-147, неодим-144 характеризуються надзвичайно повільним розпадом, який триває тисячі років.

Непрореагована частина ядерного палива, яка випадає на землю, - це ядра атомів урану і плутонію, що розділилися і є альфа-випромінювачами.

Залежно від потужності, висоти вибуху і метеорологічних умов радіоактивні випадання можуть мати різний характер. Розрізняють три їх види:

- місцеві, локальні випадання утворюються поблизу місця ядерного вибуху на поверхні землі. Розмір радіоактивних частинок цих випадань досягає 0,1-2 мм;

- тропосферні випадання мають розмір частинок 10-100 мк. Вони складаються з аерозолів, викинутих у тропосферу. Тропосферні аерозолі досягають землі через 15-20 днів після їх утворення. Під дією різних метеорологічних факторів вони можуть переміститися на великі відстані від місця появи і навіть обійти земну кулю;

- стратосферні випадання складаються з радіоактивних аерозолів, викинутих в атмосферу вище тропосфери, і мають повсюдний (глобальний) характер. Розмір аерозольних частинок стратосферних випадань не більше 10 мк.

Великий вплив на ступінь і характер забруднення місцевості мають метеорологічні умови. Вітер у верхніх шарах атмосфери сприяє розсіванню радіоактивного пилу на великі території і цим самим знижує ступінь забруднення місцевості. Сильний вітер у приземному шарі атмосфери частину радіоактивного пилу, який випав на поверхню землі, може підняти в повітря і перенести на іншу територію, що призведе до зменшення ступеня забруднення в даному районі, але збільшення території, забрудненої радіоактивними речовинами.

Під час дощу, снігу, туману ступінь забруднення в районі випадання опадів вищий, ніж у суху погоду. За таких умов з дощем або снігом на поверхню землі осідає значно більше радіоактивних речовин. Але сніг ослаблює іонізуючі випромінювання (внаслідок екранізуючої дії) і рівень радіації зменшується. Дощ сприяє перенесенню радіоактивних речовин у ґрунт, а на місцевості також знижується рівень радіації.

Нерівномірне забруднення території радіацією зумовлює і рельєф місцевості. У долинах, ярах, на берегах річок створюється щільне забруднення.

У лісових масивах рівень радіації на ґрунті менший, ніж на відкритій місцевості, тому що радіоактивний пил осідає на кронах дерев і випромінювання частково екранізується деревами. На листі, розміщеному високо і зовні крони дерев нагромаджується менше радіоактивних речовин, ніж на листі, розміщеному в середині крони і внизу. Листя, яке знаходиться в нижній зовнішній частині крони дерев, середньо забруднене радіоактивними речовинами.

Найбільше нагромаджується радіонуклідів у кронах лісових насаджень на узліссях з підвітряного боку і у дерев, які ростуть осторонь, одиничних, особливо на підвищених, відкритих вітрові місцях.

Після випадання радіоактивних речовин починається вертикальна і горизонтальна їх міграція під дією природних факторів.

У випадку Чорнобильської катастрофи, де викиди р/нуклідів зі зруйнованого реактора продовжувались майже 2 тижні (з 27.04.86) на зараженій території носить плямистий характер, лише основних слідів зараження на місцевості нараховується 7.

Тому згідно Закону України „Про статус забруднених територій внаслідок аварії на ЧАЕС”, як кількісна характеристика зон зараження прийнято значення щільності забруднення Аs, Бк/м2. На зовнішній межі зони зараження:

Зона №1 (відчудження): 2,02 Бк/м2 ≤ Аs

Зона №2 (обов’язкового відселення): 0,67 Бк/м2 ≤ Аs < 2,02 Бк/м2

Зона №3 (добровільного відселення): 0,191 Бк/м2 ≤ Аs < 0,67 Бк/м2

Зона №4 (посиленого р/е контролю): 0,038 Бк/м2 ≤ Аs < 0,191 Бк/м2

Практичне завдання

Задача 1. Визначення часу початку випадіння радіоактивних речовин (часу приходу радіоактивної хмари).

Час випадіння радіоактивних речовин t_вип (час приходу радіоактивної хмари визначається по формулі):

t_вип = R/V

де:

R – відстань від центру вибуху до займаного району,км;

V – швидкість середнього вітру, км/год.

Розрахувавши час початку вірогідного зараження, начальник ЦО об’єкту визначає заходи захисту та дає вказівки начальнику штабу цивільної оброни про дії формувань та населення. Начальник штабу дає вказівки постам спостереження, доводить розпорядження начальника ЦО об’єкту до командирів формувань та населення.

t_вип = 15/100 = 0,15

Задача 2. Приведення рівнів радіації до одного часу після вибуху

Перерахунок проводиться по формулі

Р₁= Р_t*К_t, де:

Р₁– рівень радіації на 1 годину після вибуху (Р/год);

Р_t – зміряний рівень радіації в t год.після вибуху;

К_t – коефіцієнт перерахунку на час вимірювання.

Рішення:

1. Визначаємо час вимірювання щодо моменту вибуху:

4год – 8год= 4 год

1. Значення коефіцієнта перерахунку:

К_t =к4=5,28

1. Визначуваний рівень радіації на 1 годину після вибуху:

Р_t= 120*5,28=633,6 Р/год.

Зіставляючи рівень радіації в районі об’єкту, приведений до 1 год.після вибуху, з характеристиками зон зараження на 1 год після вибуху,робимо висновок: об’єкт опинився на зовнішній межі зони Б – зони сильного зараження.