tema4_4a (Лекции ЗчС и ГО)

Курс «БЖД: Защита в ЧС и ГО»- 200611. «ОЦЕНКА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ». Часть 1: Оценка радиационной обстановки при авариях на РОО1.1. Основные положения оценки обстановки1.1.1 Определения, поражающие факторы, этапы и методы оценки.Радиационная обстановкаскладывается на территории определенных районов, населенных пунктов, объектов экономики в результате радиоактивного загрязнения местности и расположенных наней предметов и требует принятия мер защиты для исключения или уменьшения радиационных поражений и потерь среди населения;характеризуется масштабом (пространственным), степенью (загрязненности) и характером (альфа-, бета-, гамма- ) радиоактивного загрязнения;не является неизменной: со временем, вследствие распада радионуклидов, степеньзагрязнения, а следовательно, и интенсивность ионизирующих излучений уменьшаются.Оценка радиационной обстановки - это анализ последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды ивыбор наиболее целесообразных действий формирований ГО, производственной деятельности объектов экономики и мерпо 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 тольковнешним гамма - излучением при прохождении радиоактивного облака.Во всех других случаях радиационная обстановка и степень радионуклиднойопасности ( т.е. внешнего и внутреннего облучения) определяются количеством ирадионуклидным составом выброшенных продуктов деления, расстоянием до местааварии, метеорологическими, гидрологическими и почвенными характеристиками,временем года и другими условиями.Радиационная обстановка и ее оценка в значительной степени определяется этапомаварии.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 искорость 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.Факультет военного обученияОценка радиационной обстановки при авариях на РОО2На промежуточном этапе проводится уточнение радиационной обстановкиопределяются уровни загрязнения местности и возможные дозы внешнего облучения.На этом этапе расширяется фронт работ по оказанию помощи населению, проводитсядезактивация, вывоз материальных ценностей и другие работы. Так как формированияработают используя СИЗ, то основной опасностью для личного состава будет внешнееизлучение.Оценка радиационной обстановки может производиться методом прогнозирования( до выпадения радиоактивных осадков ) или по данным радиационной разведки ( оценка фактической радиационной обстановки после выпадения осадков ).1.1.2 Задачи, решаемые при оценке обстановки на радиационно загрязненнойместности при авариях на РОО.При оценке радиационной обстановки решаются следующие основные задачи:1.Определение уровней радиации на загрязненной местности на заданноевремя.2.Определение доз облучения, получаемых людьми за время пребывания назагрязненной местности.3.Определение допустимого времени пребывания людей в зонах радиоактивногозагрязнения.4.Определение допустимого времени начала работ или преодоления загрязненнойместности.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 ядерномвзрыве. При авариях на РОО, кроме того, определяется радионуклидный состав выброса(перечень элементов) и коэффициент скорости распада радионуклидной смеси.1.1.3 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 элементарныйобъем воздуха на высоте 1м от поверхности земли.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 элементарномобъеме к массе вещества в этом объеме.Понятие кермы очень близко к понятию поглощенной дозы (отношение всейпереданной энергии веществу в элементарном объеме к массе вещества в этомобъеме), об этом свидетельствует и то, что при практической оценке обстановки наКафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО»- 20063загрязненной местности численное значение воздушной кермы ( ионизация воздуха)незначительно отличается от значения поглощенной дозы 1.По аналогии с мощностью дозы мощность воздушной кермы это изменениекермы в единицу времени K dK, Гр/с .dtМощность воздушной кермы на расстоянии l от точечного излучающего источника данного радионуклида активностью А находят из выраженияAK   2l ,пренебрегая при этом поглощением и рассеиванием излучения в воздухе ввиду ихнезначительности и учитывая только определяющее геометрическое ослабление излучения, пропорциональное квадрату расстояния.Величина Гб - керма-постоянная - характеризует мощность воздушной кермыот точечного источника активностью в 1Бк на расстоянии 1м в воздухе и имеетразмерность Гр м2/с Бк.Таблица 1.1.3-1.

Значения Гб аГр м2/ (c Бк) для некоторых(1 аттогрей = 10-18 Гр )ИзотопТ , годы409КTi44Cs137Cs134U235Pm47Co601,28 · 1047,330,172,066,85 · 10817,75,3радионуклидовГб , аГр5,072,22821,2457,174,6532,9884,23При равномерном загрязнении местности точечными источниками одного радионуклида мощность воздушной кермы на высоте h над центром загрязненногокруга радиусом R можно вычислить так:K 2 Rб Ah2  r 2r  dr  d  As б ln,r 2  h2h2o oили при h= 1м и R > 100 мK  2As  ln R  2 ( Ao 2t / T ) ln R,где Аs - поверхностная активность на поверхности загрязнения Бк/ м2 .Если известен состав смеси радионуклидов, вышедших при аварии и могутбыть спрогнозированы поверхностные активности по каждому из загрязняющихместность радионуклидов, то сумма мощностей воздушной кермы разных радионуклидов на высоте h= 1м над поверхностью загрязненной местности будет соответствовать определению уровеня радиации1См.

также «Аварии на РОО: Часть 1», где было показано, что при рассмотрении вопросов защиты можносчитать, что для биологической ткани в поле рентгеновского или -излучения поглощенная доза 1 рад примерносоответствует экспозиционной дозе 1 Р: 1Р1рад ( точно: 1Р=0,93 рад), т.е. можно принять, что для -излученияХ(Р)=D(рад). В данном случае это тем более справедливо, т.к. при определении уровня радиации и экспозиционнаядоза и керма определяются по воздуху.Факультет военного обученияОценка радиационной обстановки при авариях на РОО4Pt   K i 2 ln R ( As )iiiНа практике используется эмпирическая формула, отражающая спад суммарной мощности кермыtPt  Po   to nилиPt t n = Poton(1)где Рt - уровень радиации на время t после аварии;Рo - уровень радиации на время to;n - коэффициент, характеризующий скорость распада смеси радионуклидов.Данное выражение справедливо для достаточно большого периода времени иявляется основным и исходным при получении всех других зависимостей, составляющих методику расчета параметров обстановки на загрязненной местности врезультате аварии на РОО, а в дальнейшем и после ядерного взрыва.С точностью, приемлемой для целей оценки обстановки, используется и соотношение между уровнем радиации и двумя дозами: уровень радиации приравнивается мощностям экспозиционной и поглощенной дозPdD Ddtи PdX XdtЗамечаниеДля населения, проживающего в зоне загрязнения длительное время (при уровняхне выше установленных действующими нормами), большую роль играет внутреннее облучение.

Поэтому в качестве основного параметра, характеризующего степень опасности, используют не уровни радиации (пригодны только для расчетов внешнего облучения) , а активность радионуклидов.В частности, степень загрязнения местности характеризуют поверхностной активностью, выражаемой в Бк/м2, Ки /м2, Ки/км2 и т. п.. При возникновении необходимостиперевода единиц активности в единицы мощности дозы используется кермапостоянная.1.2. Оценка радиационной обстановки по данным дозиметрическогоконтроля и разведки.1.2.1 Подготовительные операции1.2.1.1 Определение скорости распада смеси радионуклидов n при известном времени аварии.Оценка радиационной обстановки по результатам замеров, полученных придозиметрическом контроле (разведке) местности, начинается с определения скорости распада смеси радионуклидов, что обеспечивает возможность использованияосновного выражения (1) при решении всех задач, решаемых при оценке обстановки.Значение коэффициента n зависит от состава радионуклидов в аварийном выбросе, произошедшем на радиационно опасном объекте (РОО).При аварийных выбросах из реактора радионуклидный состав будет зависеть отКафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО»- 20065многих факторов - типа реактора, времени его работы до аварии, характера выброса идругих, поэтому значение коэффициента n заранее неизвестно, но его можно определитьпо данным радиационного контроля после выпадения осадков.Из выражения (1) следует:nlg( PI / PII )lg( tII / tI )(2)где РI/РII - отношение уровней радиации при первом и втором измерениях, проведенных в одной и той же точке,tII/tI - отношение отрезков времени, отсчитываемых от момента аварии, принимаемого за начало отсчета, до второго и первого измерений2.1.2.1.2 Определение n при неопределенном времени начала отсчета.В случаях, когда при аварии происходит несколько выбросов (например, при аварии на ЧАЭС произошло три крупных выброса с интервалом в несколько дней), ниодно из времен отдельного выброса или их среднее нельзя принимать за времяначало отсчета (время аварии).

Это связано с тем, что состав каждого отдельноговыброса при этом учитываться не будет, поэтому использовать в таких случаяхформулу (2) не представляется возможным. Для учета суммарного воздействия отвсех выбросов следует произвести несколько замеров и по их результатам попытаться определить параметры осредненной (суммарной) кривой спада уровня радиации.В такой ситуации воспользуемся следующим свойством выражения (1). Запишем выражение (1) в следующем видеPItIn = PIItIIn = PIIItIIIn = const(1а)где индексы I, II, III относятся соответственно к первому, второму и третьему замерам. Обратим внимание на то, что это выражение можно прологарифмироватьln PI + n ln tI = ln PII + n ln tII = ln СЗатем продифференцируем результат логарифмирования и перейдем к конечным разностямdPIdtdPdt n I  II  n II  0PItIPIIt IIPItPt n I  II  n II  0PItIPIIt IIPII  PIt tP  PIIt t n II I  III n III II  0PItIPIIt IIЕсли проводить замеры через равные промежутки времениt , то дляопределения n будет достаточно трех замеров, для которых получимPII  PItn0PItInPIt IPII  PI t IPIII  PIItn0PIIt I  tnPIIt1  IPIII  PIIt Iи2Значение коэффициента по двум замерам при известном времени аварии может быть найдено расчетом поформуле (2) или с использованием данных, приведеных в табл.1 и табл.2 методического пособия 1993г.Факультет военного обученияОценка радиационной обстановки при авариях на РООИсключив из последнего выражения время, получимкоэффициента n при нескольких выбросах3n6формулу для расчета( PI  PII )( PII  PIII )PI PIII  PII2(3)После определения n появляется возможность определить необходимое длядальнейших расчетов условное время аварии - условную точку на оси времени,принимаемую при нескольких выбросах за начало отсчета.Для определения времени начала отсчета используется формула (1а)PItIn = PIItIIn = PIIItIIIn = constPI  t IIPII  t In PI  t I  ttnили t I  P  t PI I II n P  1 II (4)где t - интервал между замерами.Для удобства дальнейших расчетов целесообразно пользоваться третьей величиной, определяемой на предварительной стадии расчетов - уровнем радиации навремя, равное одному часу после начала отсчета Р1 , определяемо также из выражения (1а) PItIn = PIItIIn = const = Р1 :P1  PI t In(5)(В дальнейшем следует быть внимательным: арабские индексы уровней обозначают время в часах, измеряемое от начала отсчета, а римские индексы - этономера замеров).Пример 1.Типичное условие задачи оценки обстановкися так:Уровни радиации, замеренные в 11-00, 11-30Гр/ч, 1,24 Гр/ч.Начинать решение следует с определения nвым замером и условным временем аварии tI, иаварии Р1.1) Интервал между замерами t постоянныйчета n можем воспользоваться формулой (3):nпосле аварии на РОО начинаети 12-00 составили 1,5 Гр/ч, 1,35, интервала времени между перуровня радиации на 1 час послеи равен 30 мин, значит для рас-( PI  PII )( PII  PIII )PI PIII  PII2= 0,442) Интервал времени между первым замером и условным временем аварииопределим по формуле (4):3Замечание: при расчете необходимо учитывать для n не менее трех значащих цифр.Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО»- 2006tI n7t0,5 1,848  2PI1,51 1 0, 441,35PIIСледовательно временем отсчета в данном случае будет 11 00 – 1ч50мин = 910часов.3) Уровень радиации на один час после аварии, т.е.