11

«ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ». Часть 1: Оценка радиационной обстановки при авариях на РОО

1.Основные положения оценки обстановки

Определения, поражающие факторы, этапы и методы оценки.

Радиационная обстановка

складывается на территории определенных районов, населенных пунктов, объектов экономики в результате радиоактивного загрязнения местности и расположенных на ней предметов и требует принятия мер защиты для исключения или уменьшения радиационных поражений и потерь среди населения;

характеризуется масштабом (пространственным), стапенью (загрязненности) и ха­рактером (альфа-, бета-, гамма- ) радиоактивного загрязнения;

не является неизменной: со вре­менем, вследствие распада радионуклидов, степень загрязнения, а следова­тельно, и интенсивность ионизирующих излучений уменьшаются.

Оценка радиационной обстановки - это анализ последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды и выбор наиболее целесообразных действий формирований ГО, производственной деятельности объектов экономики и мер по защите населения, при которых исключаются или максимально снижаются радиационные потери и поражения людей.

Основными факторами радиационного воздействия на людей в зонах радиоактивного загрязнения являются гамма- и бета- излучения продуктов деления. Возможно также действие альфа- излучателей, если из-за особенностей реактора и аварии происходит значительный выброс плутония.

При поступлении во внешнюю среду только радиоактивных благородных газов (РБГ) - аргон, криптон, ксенон - радиационная опасность обуславливается только внешним гамма - излучением при прохождении радиоактивного облака.

Во всех других случаях радиационная обстановка и степень радионуклидной опасности ( т.е. внешнего и внутреннего облучения) определяются количеством и радионуклидным составом выброшенных продуктов деления, расстоянием до места аварии, метеорологическими, гидрологическими и почвенными характеристиками, временем года и другими условиями.

Радиационная обстановка и ее оценка в значительной степени определяется этапом аварии.

На раннем этапе аварии проводится так называемая экстренная оценка обстановки и прогнозируется возможный масштаб аварии. Для этого необходим следующий объем сведений:

-количественная характеристика выброса и радионуклидный состав;

-пути выброса и его длительность;

-метеорологические условия на момент аварии (в том числе направление и скорость ветра на высоте выброса).

Для уточнения предварительных расчетов проводятся дозиметрические измерения. Кроме гамма-излучения определяется изотопный состав выброса. На основании расчетных данных и дозиметрических измерений принимаются меры по защите населения.

На промежуточном этапе проводится уточнение радиационной обстановки определяются уровни загрязнения местности и возможные дозы внешнего облучения. На этом этапе расширяется фронт работ по оказанию помощи населению, проводится дезактивация, вывоз материальных ценностей и другие работы. Так как формирования работают используя СИЗ, то основной опасностью для личного состава будет внешнее излучение.

Оценка радиационной обстановки может производиться методом прогнозирования ( до выпадения радиоактивных осадков ) или по данным радиационной разведки ( оценка фактической радиационной обстановки после выпадения осадков ).

Прогнозирование радиационной обстановки.

Прогнозирование возможных аварий проводится на стадии проектирования АС, поскольку последствия аварии в большой степени определяются типом реактора и его защитными системами. В каждом проекте устанавливается перечень аварийных ситуаций, последствия которых локализуются техническими системами реакторов. Эти аварии называются проектными. Наибольшая из них - максимальная проектная авария (МПА) - определяется наихудшим событием (для каждого реактора своим) , при котором еще будут действовать предусмотренные защитные системы.

Расчеты показывают, что при МПА на АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК дозы внешнего и внутреннего облучения человека на расстояниях более 5 км от АЭС будут ниже пределов дозы аварийного облучения ( 0,1 Зв внешнего облучения ).

Однако, при аварийных ситуациях, превышающих по своим размерам МПА, защитные устройства АЭС могут оказаться неэффективными и последствия аварии превысят проектные. Поэтому прогнозируются и так называемые запроектные аварии, в том числе и максимальные (МЗА).

Результаты прогнозирования доз внутреннего и внешнего облучения МЗА показывают, что наибольшую значимость при небольших расстояниях от АЭС (до 3-х км) имеет гамма-излучение облака

12 Гр на расстоянии 1 км,

1 Гр на расстоянии 10 км,

7 · 10^-3 Гр на расстоянии 100 км,

а на больших расстояниях возрастает значимость гамма-излучения от выпавших на местность продуктов деления

0,1 Гр на расстоянии 3 км,

1 Гр на расстоянии 4 км,

10 Гр на расстоянии 6 км,

14 Гр на расстоянии 10 км (максимум),

10 Гр на расстоянии 40 км,

2.5 Гр на расстоянии 100 км.

Таблица 0.1 Радиационная опасность аварий на ядерных реакторах

РБГ - радиоактивные благородные (инертные) газы,

ДЖИ - долгоживущие изотопы.

Задачи, решаемые при оценке обстановки на радиационно загрязненной местности при авариях на РОО.

При оценке радиационной обстановки решаются следующие основные задачи:

1.Определений уровней радиации на загрязненной местности на заданное время.

2.Определение доз облучения, получаемых людьми за время пребывания на загрязненной местности.

3.Определение допустимого времени пребывания людей в зонах радиоактивного загрязнения.

4.Определение допустимого времени начала работ или преодоления загрязненной местности.

5.Определение режимов радиационной защиты рабочих, служащих и производственной деятельности ОНХ.

6.Определение возможных радиационных потерь (поражений) в зонах радиоактивного загрязнения.

7.Определение степени загрязнения техники, транспорта, оборудования и т. п.

(Перечисленные задачи решаются как при авариях на РОО, так и при ядерном взрыве).

При авариях на РОО, кроме того, определяется радионуклидный состав выброса (перечень элементов) и оцениваются величины возможных внутреннего и внешнего облучений.

Физические основы методов оценки обстановки.

Основным исходным понятием, используемым при оценке обстановки, является понятие “уровня радиации”.

Уровень радиации на радиоактивно загрязненной местности это ионизирующее действие находящейся на местности смеси радионуклидов на элементарный объем воздуха на высоте 1м от поверхности земли.

С точностью, приемлемой для целей оценки обстановки, уровень радиации приравнивается к мощности поглощенной дозы

.

Для более точных расчетов в физике используется понятие “кермы” и специально вводится величина, которая называется керма-постоянная.

Керма (kerma - kinetic energy released in material) это отношение суммы первоначальных кинетических энергий всех ионизированных частиц в элементарном объеме к массе вещества в этом объеме. Понятие кермы очень близко к понятию поглощенной дозы - отношение всей переданной энергии веществу в элементарном объеме к массе вещества в этом объеме. Кроме того, следует отметить, что керма определяется при ограничениях на момент измерения и на изотропность источника излучения. При практической оценке обстановки на загрязненной местности численное отличие воздушной кермы ( ионизация воздуха) от поглощенной дозы измеряется десятыми или сотыми долями процента.

По аналогии с мощностью дозы мощность воздушной кермы это изменение кермы в единицу времени.

Керма-постоянная Г_б характеризует мощность воздушной кермы от точечного источника активностью в 1Бк на расстоянии 1м в воздухе

, Гр м²/(с Бк)

Таблица 0.2 Значения Г_б аГр м²/ (c Бк) для некоторых радионуклидов

(1 аттогрей = 10^-18 Гр )

Мощность воздушной кермы на расстоянии l от точечного излучающего источника данного радионуклида активностью А находят из выражения

.

Поглощением и рассеиванием излучения в воздухе при этом пренебрегают ввиду их незначительности, поэтому определяющим является геометрическое ослабление излучения.

При равномерном загрязнении местности точечными источниками одного радионуклида мощность кермы на высоте h над центром загрязненного круга радиусом R можно вычислить так:

или при h= 1м и R > 100 м

,

где А_s - поверхностная активность на поверхности загрязнения Бк/ м² .

Если известен состав смеси радионуклидов, вышедших при аварии и могут быть спрогнозированы поверхностные активности по каждому из загрязняющих местность радионуклидов, то

На практике используется эмпирическая формула, отражающая спад суммарной мощности кермы, справедливая для достаточно большого периода времени

или P_t t ⁿ = P_ot_oⁿ (1)

где Р_t - уровень радиации на время t после аварии;

Р_o - уровень радиации на время t_o;

n - коэффициент, характеризующий скорость распада смеси радионуклидов.

Данное выражение является основным и исходным при получении всех других зависимостей, составляющих методику расчета параметров обстановки на загрязненной местности в результате аварии на РОО, а в дальнейшем и после ядерного взрыва.