Лекция 11

1. «ОЦЕНКА  РАДИАЦИОННОЙ  ОБСТАНОВКИ». Часть 2: Оценка радиационной обстановки после наземного  ядерного взрыва.

2. Прогнозирование радиационной обстановки  при  ядерных  взрывах.

Прогноз может проводиться в мирное время ( т.  е. до возможного ЯВ  - при планировании мероприятий ГО, или сразу же после ЯВ - для приня­тия предварительных решений на действия  подразделений  ГО, населения и производс­твенную деятельность  объектов  экономики.

Для прогноза необходимо знать (или задать) вид, мощность и координаты ЯВ; скорость и направление среднего ветра.

При прогнозировании зону радиоактивного загрязнения ограничивают сектором с центральным углом в 40^o. Биссектриса этого угла соответствует направлению среднего ветра. Длина зон А, Б, В, Г определяется по таблицам в зависимости от мощности взрыва и скорости среднего ветра.

Этот вид прогноза называется вероятностным. При оценке обстановки можно утверждать, что загрязнению подвергнется примерно 1/3 площади (ка­кая именно неизвестно). Вероятность расположения реального следа в пределах сектора составляет 90% . Если объект небольшого размера по сравнению с сектором (или одной из его зон) , считают, что он будет находиться в наихудших условиях, т. е. через него будет проходить ось следа.

Методика прогнозирования, в которой не учитываются погрешности определения исходных данных и зоны имеют одно фиксированное положение, называется детерминированной . В этом виде прогнозирования зоны   изображаются   в   виде  эллипсов,  размеры  которых (длину и ширину)  определяют из таблиц по мощности взрыва и скорости среднего ветра. Эта  методика  может  применяться  в  ограниченном  числе  случаев и носит  очень приблизительный характер.

Результаты  прогнозирования  носят  приблизительный  характер  и  используются  для  проведения  заблаговременных  мероприятий  гражданской  обороны  и  принятия  предварительных  решений.  Для  объективной  оценки  и  принятия  конкретных  решений  по  действиям  сил  ГО,  защите  населения,  работе  объектов  экономики  и т.п.  необходимо  знать  реальную  обстановку,  которая  складывается  после  выпадения  радиоактивных  осадков  в  данном  районе. Для  этого  прежде  всего  необходимо  выявить  радиационную  обстановку.

Выявление  радиационной  обстановки  заключается  в  сборе  данных  радиационной  разведки  ГО  и  нанесении  их  на  карту,  схему  местности,  план  объекта  и т.д.

Рекомендуемые материалы

Радиационная  разведка  ведется  наблюдательными  постами,  специально  подготовленными  разведывательными  группами  или  звеньями,  другими  обученными  формированиями.  Посты  радиационного  и  химического  наблюдения  выставляются  на  объектах,  в  районах  большого  скопления  людей,  в  загородной  зоне  и т.д.  Личный  состав  поста  имеет  приборы  дозиметрической  и  химической  разведки,  средства  индивидуальной  защиты,  средства  оповещения  и  связи,  другое  имущество,  необходимое  для  выполнения  задачи.  Состав  поста  2  -  4  человека.

Примерное  время  начала  выпадения  радиоактивных  осадков  определяется  как

t_вып = R/V_ср

где  R  -  расстояние  от  центра  взрыва,          V_ср - скорость  среднего  ветра.

Продолжительность  выпадения  осадков

t_вып  = R/ 4V_ср = t_вып / 4 .

Обнаружив  выпадение  радиоактивных  осадков,  наблюдательный  пост  докладывает  об  этом,  ждет  конца  выпадения  (при  этом  показания  приборов  стабилизируются  или  начинают  снижаться)  и  замеряет  уровень  радиации,  фиксируя  время  замера.

Задачи  радиационной  разведки -  установление  границ  районов  или  зон  загрязнения,  определение уровней радиации  в  местах  проведения  спасательных  работ  и  на  маршрутах,  Разведка  может  вестись  пешком  при  уровнях  радиации  до  0,3 Гр/ч,  на  автомашинах  -  при  уровнях  до  1  Гр/ч,  а  при  более  высоких  уровнях  рекомендуется  воздушная  разведка.

Основные  задачи  по  оценке  радиационной  обстановки.

Все  изменения  радиационной  обстановки  связаны  с  распадом  радиоактивных  веществ.  Так  как  эти  вещества  образовались  в  момент  ядерного  взрыва,  то  и  отсчет  времени  ведется  с  этого  момента:  во  всех  расчетах,  таблицах,  графиках  и т.п.  используется  время  прошедшее  с  момента  взрыва.

Предполагается, что формирования, рабочие, служащие и население (в период до  эвакуации)  используют  средства  индивидуальной  защиты  органов  дыхания.  В  этом  случае  основная  часть  дозы  облучения  (96 - 97%)  формируется  за  счет  внешнего  облучения.

При  расчете  доз  облучения  и  других  параметров,  определяемых  внешним  облучением,  необходимо  учитывать  условия,  в  которых  находятся  люди  на  загрязненной  местности.  Эти  условия  однозначно  определяются  коэффициентом  ослабления  К_осл  .

 В  военной  литературе,  где  впервые  были  приведены  расчеты  по  оценке  радиационной  обстановки,  использовались  понятия  экспозиционной  дозы  и  мощности  экспозиционной  дозы.  В  настоящее  время  эти  понятия  изъяты  из  употребления,  как  и  их  единицы -  рентген  и  рентген/час.  По  своему  численному  значению  в  энергетическом  эквиваленте  рентген  близок   к  поглощенной  дозе  в  0,01  Гр.

3. Приведение уровней радиации к одному времени после ЯВ.

Ввиду  близости  физических  процессов,  протекающих  при  ядерных  взрывах  различной  мощности  и  природы (деления  или  синтеза  ядер),  коэффициент  скорости  распада  образовавшейся  смеси  радионуклидов  при  ядерных  взрывах  взрывах  постоянен  и  равен

n =  1,2  ,

что  является  основным   отличием  в  расчетных  формулах  для  оценки  обстановки  при  ядерных  взрывах.

Аналогично  оценке  обстановки  при  авариях  на  РОО  за   опорные   уровни  радиации   для  различных расчетов  при  ядерных  взрывах  удобно  принимать  уровни   на  1  час  после взрыва. Приведение  замеренных в  различное время уровней радиации к 1 часу после взрыва производится  с  помощью  таблиц, графиков  и другими способами. В основе всех способов  лежит зависимость

P₁ = P_t · t^1,2 .

При  сходных  постановках  задач  при  оценке  обстановки  после  ядерного  взрыва  используются  те  же  формулы  (4 - 10),  что  и  при  авариях  на  РОО,  но  при  этом  используется  значение n = 1,2 .

Пример 9.

Разведкой замерены уровни радиации на местности от взрыва,  произведенного в 10-00. Требуется привести результаты замеров к 1 часу  после взрыва для нанесения обстановки на карту.

Пример 10.

Разведкой   замерены уровни радиации в районе планируемых  работ  -    в  6.00       P_I = 0,05 Гр/ч  и  в 6.30  P_II = 0,035 Гр/ч .

Спасатели  должны  приступить  к  работе   в  9.00.

Определить уровень радиации  на  момент  начала  работ.

1) Время, прошедшее после взрыва до первого  измерения   по  формуле  (4)

 часа

Время  взрыва  4.00  утра.

Уровень  радиации  в  9.00,  т.е.  чарез  5  часов  после  взрыва  по  формуле (6)

Р₅  = 0,05 (2/5)^1,2 = 0,017 Гр/час.

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

В  условиях  ограниченного  времени  на  оценку  обстановки  доза  внешнего облучения может рассчитываться по приближенным формулам,  которые  дают  значение  с  гарантированным  запасом.  Так  вместо  точной  формулы

можно  использовать   формулы                        

D = P_вхT /К_осл                               (11)

или     

D = (P_вх + P_вых)T/2К_осл                      (12)

Пример 11.

Необходимо  провести  спасательные  работы  на  объекте.  Из  обстановки  известно,  что  уровень  радиации  на  1  час  после  взрыва   Р₁ = 0.8 Гр/ч.  Работу необходимо начать через 2 часа и закончить через 4 часа  после взрыва. Работы проводятся на открытой местности.

Определить дозу, которую получат  спасатели.

Уровни  в  моменты  начала  и  окончания  работ

Р₂ = Р₁/21,2 = 0,35 Гр/час

P₄ = P₁/41,2 = 0,15 Гр/час

2)  Найдем дозу, пользуясь приближенной формулой  (11)

D = P_вх · T = 0,35 · 2 = 0,70 Гр.

3)  По более точной формуле   (12)  получаем

D = (P_вх + P_вых )· T / 2 = (0,35 + 0,15) · 2 / 2 = 0,50 Гр.

По  точной  формуле  получим

 =  0,4 Гр

5. Определение доз облучения,   получаемых людьми  при  преодолении  зон.

До  настоящего  времени  рассматривались  задачи,  в  которых  люди  получали  облучение  в  одной  точке  местности,  а  уровень  радиации  в  этой  точке  изменялся  только  из-за  спада   активности  выпавших  на  местность  радионуклидов.

При  преодолении  зон  радиоактивного  загрязнения  следует  иметь  ввиду,  что  в  любой  конкретный  момент  времени  уровень  радиации   в   пределах  зоны   и,  следовательно,  по  пути  следования    неодинаков:  на  внешней  границе  зоны  он  минимален,  на  внутренней  границе  значительно  выше,  а  по  оси  следа  облака  имеет  максимум,  спадающий  от  внутренней  границы  к  внешней.  Появляется  необходимость  говорить  о   максимальном  значении  уровня  радиации   по  пути  следования   и,  кроме  того,  рассматривать   это   максимальное  значение   на  момент  начала  пересечения  зоны  (момент  входа  в  зону)  или  на  какой-либо  промежуточный  момент  времени  движения.   Такой  подход  достаточно  усложняет  вид  формул,  сбор  данных  и  проведение  расчетов,  но  не  всегда  оправдано  повышает  точность  проводимой  оценки. 

Ввиду  этого  на  практике  используются  упрощенные  расчетные  формулы,  которые  позволяют  в  короткое  время  провести  оценку  возможных  последствий   облучения,  не  требуют  подробной  предварительной  радиационной   разведки  местности  и   могут  применяться  лицами   с  минимальной  специальной  подготовкой.

Для  таких  расчетов  используются  следующие  данные  радиационной  разведки:

Р_max  -  максимальный  уровень  радиации   на  оси  следа  облака  в  точке  пересечения  его  движущейся  командой,  в  момент  начала  движения  по  следу.

Р_вх, Р_вых  -  уровни  в  точке  начала  и  конца   движения,  если  движение  происходит  без  пересечения  оси  следа,  например,  параллельно  оси.

Средний  по  пути  движения  уровень  радиации  рассчитывается  по  формулам:

-при полном пересечении следа перпендикулярно оси                   P_ср= P_мах/4

-при движении под углом 45^о к оси следа                                        Р_ср= 1,5 P_мах/4

-при движении параллельно оси следа                                             P_ср= (P_вх + P_вых)/2

-если движение начинается или заканчивается внутри  следа         P_ср= P_мах/3

Пример 12.

Спасатели  на  автомобилях  должны  совершить марш  в район проведения  работ. Маршрут  пролегает  через  след  радиоактивного облака ядерного  взрыва  перпендикулярно  его оси. Максимальный уровень радиации на  маршруте  на один час  после взрыва Р_1max= 0,80 Гр/ч . Колонна двигается со скоростью 30 км/час  и  к  следу облака  подойдет через два часа после взрыва. Ширина  следа 10 км.

Определить дозу,  которую  получит  личный  состав.

Определяем максимальный уровень радиации  на  пути  следования  к  моменту входа в след

Р_2max = Р1max /2^1,2 = 0,35 Гр/ч

Определяем средний уровень радиации

Р_ср =Р _max /4 = 0,35/4 = 0,09 Гр/ч

Коэффициент ослабления автомобиля  К_осл = 2 .

Таким образом доза,  вычисляемая  по  формуле  (11)

D = Р_ср · l / (v · K_осл) = 0,09 · 10/(30 · 2) = 0,015 Гр.

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

Приведенное  выше  выражение  (8)  для  определения  продолжительности  работ  в  зонах  радиоактивного  загрязнения  пригодно  для  расчетов  и  при  ядерных  взрывах,  если  положить  n равным  1,2 :

           

Пример 13.

Определить  допустимую  продолжительность  работы  на  радиоактивно  загрязненной  местности  при  следующих  условиях:

D_зад = 0,3 Гр ;     t_вх  =  6  ч ;     Р₆ = 0,06  Гр/ч ;   К_осл = 1 .

Определяем   время  выхода

t_вых = t_вх (DK(1 – n)/(P_вхt_вх) +1 )^1-n = 6[0,3(-0,2)/(0,06*6) +1]^1,2 = 14,9ч

и  допустимая  продолжительность  работ

Т   =  14, 9 -  6  =  8,9 ~ 9 ч .

7. Определение  допустимого  времени   начала  преодоления  зон  загрязнения

Решение  указанной  задачи  ясно  из  следующего  примера..

Пример 14.

Маршрут  эвакуации  населения  на  автобусах  проходит  через  след  радиоактивного  облака  под  углом  45^о  к оси  следа.  Длина  маршрута  30  км.  Максимальный  уровень  радиации  на  маршруте  на  1  час  после  взрыва   1,4 Гр/ч . 

Определить  допустимое  время  начала  преодоления  следа,  если  предполагаемая  скорость  колонны   30  км/ ч ,  а  допустимая  доза  облучения  D_доп = 0,05 Гр.

Максимальный  уровень  радиации  на  пути  движения  в  момент  входа  в  зону  определим  из  выражения:

Р_{мах  вх} = 4Р_ср / 1,5 = 4 DK_осл  /(1,5Т) .

   

Допустимое  время  входа  в  зону  найдем  из  выражения   Р_{мах  вх} t_вх ^1,2  = Р_1мах   :

t_вх = [P_1max / P_{max вх} ]^1/1.2 = Р[(Р_1мах 1,5 l )/ (4DK_ocл v )] ^1/1,2   =

= [( 1,4  1,5  30)/(4  0,05  2   30)] ^1/1,2  = 4 часа .

Перечень  контрольных  вопросов  по  теме

1. Основные  положения  оценки  обстановки:  определения,  поражающие  факторы, этапы  и  методы  оценки.

2. Прогнозирование  радиационной  обстановки.

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

4. Физические основы методов оценки  обстановки.

5. Общие  положения  оценки  радиационной  обстановки  по  данным  дозиметрического  контроля  и  разведки.

6. Определение  скорости распада  смеси  радионуклидов   n  при  известном  времени  аварии.

7. Определение   n   при   неизвестном   начале  отсчета  и  времени  отсчета.

8. Определение   уровней  радиации  на  загрязненной  местности  на  заданное  время.

9. Определение доз облучения, полученных за время пребывания на загрязненной местности.

10. Определение  допустимого времени пребывания людей в зоне радиоактивного загрязнения.

11. Определение  допустимого  времени   начала  работ.

12. Прогнозирование радиационной обстановки  при  ядерных  взрывах.

13. Определение доз облучения,   получаемых людьми  при  преодолении  зон.

14. Определение  допустимого  времени   начала  работ  (преодоления зон загрязнения)

Литература :

Мьютекс, семафор, критические секции - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

1. Атаманюк В.Г.  и др.  Гражданская оборона.  Учебник для втузов. Высшая школа, -М., 1988.

2. Основы защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. - издательство Московского государственного университета. 1998.

3. Конспект  лекций  по  курсу  “Основы  ГО в ЧС”,  кафедра  ГО  МГТУ,  2000 г.

4. “Гражданская  защита”,  пособие  для  преподавателей  под  ред. Л.Титоренко,  МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998 г.

5. ГОСТ Р 22.3.03-94   “Радиационная  безопасность”, Госкомстандарт России, 1994 г.

6. Мальцев В.А. Методики  оценки  обстановки  на  промышленных  предприятиях  при  ЧС.  М. 1993.  ГУ по  подготовке  кадров  для  ГС  при  правительстве  РФ  (учебно-ме тодическое пособие).