Практичне заняття № 5.

Тема. Визначення параметрів зон радіаційного та хімічного

Забруднення.

Мета роботи:навчитись визначати параметри зон радіоактивного та хімічного зараження з використанням довідникових таблиць.

Теоретичні відомості.

1. Прогнозування радіаційної обстановки.

1.1. Основні поняття, терміни та визначення.

Радіаційна обстановка(РО) - це така обстановка(ситуація), що склалася на місцевості внаслідок її радіаційного зараження (РЗ) і характеризується масштабом та ступенем зараження місцевості.

Зона радіоактивного зараження -це територія в межах якої відбулося розповсюдження радіоактивно зараженого повітря з рівнями радіації перевищуючими гранично допустимі.

Осередок радіоактивного зараження -це територія в межах якої відбулося ураження людей, домашніх тварин, та сільськогосподарських угідь.

Середнім вітром називається вітер, який за швидкістю і напрямом для всіх шарів атмосфери від поверхні землі до висоти підйому радіоактивних

1.2.Визначення параметрів зон радіаційного забруднення.

При вирішенні завдань щодо підвищення стійкості роботи об’єктів господарювання (ОГ) у надзвичайних ситуаціях (НС), прогнозування оцінки радіаційної обстановки проводиться заздалегідь методом передбачення подій на ОГ.

Виявлення радіаційної обстановки передбачає, визначення методом прогнозування чи за фактичними даними моніторингу масштабів і ступеня радіоактивного забруднення місцевості та атмосфери з метою визначення їх впливу на життєдіяльність населення, дію формувань ЦЗ а також обґрунтування оптимальних режимів діяльності робітників і службовців об'єктів господарювання у зоні лиха.

Виконуючи прогноз вірогідної радіаційної обстановки на ОГ за сучасними методиками ми зможемо забезпечити:

— визначення параметрів зон радіаційного забруднення місцевості;

— достовірне відображення їх на карті (схемі) місцевості у масштабі;

— визначення часу початку випадання радіаційних опадів на території об'єкта;

— визначення основних способів захисту людей у зоні лиха.

Вихідними даними для проведення такого прогнозу мають бути:

— тип і потужність ядерного реактора;

— кількість аварійних ядерних реакторів — п;

— частка викинутих радіоактивних речовин (РР) — h(%);

— координати радіаційно-небезпечного об'єкта на якому сталась аварія;

— астрономічний час аварії — Т_об;

— метеорологічні умови;

— відстань до аварійного реактора — R_K (км);

— коефіцієнт послаблення потужності дози випромінювання — К_осл.

Серед можливих джерел РЗ місцевості найбільш небезпечними для людей є аварії на АЕС. Міжнародною комісією з атомної енергетики (МАГАТЕ) встановлено 8 рівнів небезпеки аварій на АЕС.

До 0 рівня відносяться події, які не мають істотного значення для безпеки.

Події 1 і 2 рівнів не створюють реальної загрози для людей і природи. Вони зв’язані зі зниженням готовності захисних систем операторного блоку.

Подія 3 рівня – це часткова утрата одного з елементів захисту, чи незначний викид РР, що не перевищує установлених обмежень.

Рівні з 4 по 7– це аварії, пов’язані з радіоактивними викидами, можливим пошкодженням ядерного реактора.

Наприклад, до 7 рівнявіднесено аварії на ЧАЕС у 1986 році та аварія у Японії, Фукусіма 2012р.

Аварія на АЕС характеризується тривалістю викидів (залежно від часу ліквідації аварії) і великим вмістом у викидах довго живучих радіонуклідів (плутонійю-239, стронцію-90, цезію-137 тощо).

При аварії на ЧАЕС у викидах було виділено 23 основні радіонукліди. Спочатку найбільш небезпечним був йод-131 (період напіврозпаду – 8 діб), який активно засвоюється організмом і накопичується в ньому.

З часом велику небезпеку становили цезій-134, потім цезій-137, стронцій-90, плутоній-239 з періодами напіврозпаду: 2, 30, 28 і 20000 років відповідно.

Активність РР, що випали на поверхні землі, визначається сумарною їх дією. Тому загальний рівень радіації (Р) з часом зменшується за законом

де Р - рівень радіації, перерахований на одну годину після початку викиду РР, Р/год;

t - поточний час, що відраховується від початку викиду РР, год;

a- показник, що характеризує тип і потужність аварійного реактора (для реактора ВВЕР =0,4).

При прогнозуванні наслідків аварії та плануванні заходів захисту населення і персоналу АЕС варто виділяти три фази протікання аварії.

Рання фаза – від початку аварії до моменту закінчення викиду РР в атмосферу і закінчення формування радіоактивного сліду на місцевості (від кількох годин до декількох діб).

Середня фаза – від моменту завершення формування радіоактивного сліду до вжиття усіх заходів захисту населення (від декількох діб до року).

Пізня фаза – після аварійна фаза тривалістю від декількох місяців до десятиріч. Ліквідуються наслідки аварії, відновлюється ЖД у районі лиха.

Для зручності планування заходів захисту населення на зараженій території, радіоактивний слід, на місцевості, поділяють на зони РЗ,з урахуванням вірогідних рівнів:

М– зона радіаційної безпеки ( Р/год);

А– зона помірного забруднення ( Р/год);

Б– зона сильного забруднення ( Р/год);

В– зона небезпечного забруднення ( Р/год);

Г– зона надзвичайно небезпечного забруднення ( Р/год).

У кожній зоні плануються відповідні заходи і способи захисту людей.

Існують, також, і інші визначення зон радіоактивного зараження.

Так, після ядерного вибуху зони РЗ визначають таким чином:

А- Р/год;

Б- Р/год;

В- Р/год;

Г- Р/год.

Визначення ступеня вертикальної стійкості

атмосфериВаріант-Б

Таблиця 4.1.

Категорія стійкості атмосфери

Таблиця 4.1.1.

Позначення: К – сильно нестійка – ковекція

Із – нейтральна – ізотермія

Ін – дуже стійка - інверсія

Швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого

повітря в залежності від швидкості вітру (м/сек)

Таблиця 4.1.2.

Виходячи з кількості викинутої радіоактивної речовини знаходимо величину її активності (А), за формулою:

A = h·10^-3·W·n,

де h— відсоток викинутої речовини, %;

W— електрична потужність реактора, МВт;

п — кількість зруйнованих реакторів.

Якщо кількість викинутої речовин невідома, то активність розраховуємо формулою:

де Р₁ — заміряний рівень радіації приведений до одної години;

Р_прогн — очікуваний рівень радіації на території об’єкту, при викиді 10% радіоактивної речовини, визначається за таблицею 5.3.

· прогнозовані параметри зон забруднення визначаємо за додатками 1—5;

· результати наносимо, у масштабі, на карту (схему) місцевості у вигляді правильних еліпсів з урахуванням рівнів радіації та напрямку руху повітря (вітру);

· виходячи із заданої відстані об’єкта до аварійного реактора і враховуючи утворені зони забруднення, визначаємо місце розташування об’єкту та зону забруднення, в якій він опинився і вірогідний рівень радіації на його території.

Час початку випадання радіоактивних

опадів, (початку формування сліду - t ф ) після аварії на

АЕС, годин.

Таблиця 4.1.3.

Розміри зон забруднення місцевості (прогнозовані) на сліду хмари при аварії

на РНО (конвекція, швидкість переносу хмари 2 м/с.)

Таблиця 4.1.4

Розміри зон забруднення місцевості (прогнозовані) на сліду хмари при аварії

на РНО (ізотермія, швидкість переносу хмари 5 м/с.)

Таблиця 4.1.5.

Розміри зон забруднення місцевості (прогнозовані) на сліду хмари при аварії

на РНО (ізотермія, швидкість переносу хмари 10м/с.)

Таблиця 4.1.6.

Розміри зон забруднення місцевості (прогнозовані) на сліду хмари

при аварії на РНО (інверсія, швидкість переносу хмари 5 м/с.)

Таблиця 4.1.7.

Розміри зон забруднення місцевості (прогнозовані) на сліду хмари при аварії на РНО (інверсія, швидкість переносу хмари 10 м/с.)

Таблиця 4.1.8.

2. Прогнозування хімічної обстановки.

2.1. Основні поняття, терміни та визначення.

Хімічно небезпечний обєкт - це обєкт господарювання, при аваріях і рунуваннях якого можуть відбуватися масові ураження людей, тварин і рослин сильнодіючими отруйними речовинами.

Хімічна обстановка –це сукупність наслідків хімічного зараження атмосфери і місцевості СДОР (ОР), які впливають на діяльність підприємств, сил цивільного захисту і населення.

Зона хімічного зараження — це територія, яка безпосередньо перебуває під впливом ОР або СДОР з кон­центраціями перевищуючими гранично допустимі.

Зона смертельних токодоз ( надзвичайно небезпечного зараження ) -0 територія, на зовнішній межи якої 50% людей одержують смертельні ураження.

Зона уражаючих токсодоз (небезпечного зраження ) – територія, на зовнішній межи якої 50% людей втрачають пріцездатність, ім птрібна медична допомога.

Дискомфортна ( гранична зона ) – територія, на зовнішній межі якої люди відчувають дискомфорт, у них починаються зі=агострення хронічних захворювань або зявляються перші ознаки отруєння.

Первинна хмара СДОР - така яка утворюється в результаті миттєвого (1-3 хв.) переходу в атмосферу частини вмісту ємкості зі СДОР при її руйнуванні.

Вторинна хмара – хмара СДОР, яка утворюється в результаті випоровування розлитої речовини з поверхні.

Довжина зони хімічною зараження — це розміри фронту виливання ОР, або діа­метр розбризкування ОР під час вибуху чи аварії.

Глибина зони хімічного зараження— це відстань від навітряної сторони місця викиду у бік руху вітру, до тієї межі, де концентрація ОР стає не уражаючою.

Осередок хімічного ураження — це територія, в межах якої у результаті аварійного викиду СДОР або впливу хімічної зброї в навко­лишнє середовище виникли масові ураження людей, сільсько­господарських тварин та рослин.

2.2.Визначення параметрів зон хімічногозабруднення.

Під оцінкою хімічної обстановки слід розуміти визначення характеру і масштабу зараження СДОР або ОР території, вплив їх на виробничу діяльність підприємств, сил ЦО, життєдіяльність населення в цілому.

Хімічна обстановка створюється в результаті аварійного розливу абовикиду СДОР чи застосуванні хімічної зброї з утворенням зон хімічного зараження і осередків хімічного ураження.

Оцінка хімічної обстановки складається з:

¨ визначення масштабів і розмірів хімічного зараження місцевості;

¨ вибору найбільш доцільних варіантів дій, при яких виключається ураження людей.

Оцінка хімічної обстановки провадиться методом прогнозування та за даними розвідки. В основу прогнозу хімічної обстановки при розробці планів ЦО (захист та спасіння населення) беруть випадок одночасного викиду всього запасу СДОР, що знаходиться в ємностях.

Вихідними даними для оцінки хімічної обстановки є:

¨ тип і кількість СДОР або засоби застосування хімічної зброї та тип ОР;

¨ місце викиду (аварії) отруйних речовин чи район застосування ОР;

¨ час викиду (аварії) СДОР чи ОР;

¨ ступінь захищеності людей;

¨ топографічні умови місцевості (місцевість відкрита, напівзакрита,

закрита), характер забудови на шляху розповсюдження забрудненого повітря;

¨ – метеорологічні умови (швидкість і напрям приґрунтового шару по

вітря, температура ґрунту і повітря, ступінь вертикальної стійкості повітря.

На швидкість розповсюдження парів та на площу їх розповсюдження впливає вертикальна стійкість повітря,яка має 3 ступеня:

інверсіяt_н< t_в – виникає звичайно ввечері за 1 годину до заходу сонця, коли нижні шари повітря холодніші за верхні і зникає на протязі години після його сходу що перешкоджає розсіюванню парів СДОР по висоті і створює умови для підтримання високих концентрацій зараженого повітря на місцевості.

ізотермія t_н = t_в –температура нижчих шарів дорівнює температурі верхніх шарів. Ізотермія найбільш характерна для хмарної погоди, але може виникати і в ранішні і вечірні години, як перехідний стан від інверсії до конвекції.

конвекція t_н> t_в - нижчі шари тепліші за верхні шари. Виникає, частіше через 2 години після сходу і за 2 години до заходу сонця і спостерігається в літні ясні дні, при цьому утворюються висхідні потоки що сприяє швидкому розсіянню зараженої хмари і зменшенню її уражаючої дії.

Підвищення температури ґрунту та повітря прискорює випаровування СДОР, зменшує їх дію.

При швидкості вітру, яка більша або дорівнює 6 м/с хмара ОР швидко розсіюється, випаровування збільшується, що сприяє обеззараженню місцевості.

Дальність переміщення зараженої хмари зменшується, якщо на місцевості трапляються великі споруди, лісові масиви.

Щоб правильно оцінити хімічну обстановку, треба знати: глибину і ширину зони ураження, час підходу ураженого повітря до об'єкту та час уражуючої дії СДОР. Час уражуючої дії - це час випаровування рідини, що розлилась.

Прогнозування хімічної обстановки провадиться з метою виявлення масштабів можливого зараження територій, своєчасного оповіщення співробітників організацій і населення про небезпеку, визначення заходів та засобів захисту людей і майна у зоні лиха і включає :

¨ визначення ступеню вертикальної стійкості повітря;

¨ визначення розмірів і площі зони хімічного ураження;

¨ нанесення вірогідної обстановки на карту (схему) місцевості у масштабі.

Розміри зони хімічного зараження залежать від багатьох факторів:

¨ типу та кількості СДОР, що викинуто під час аварії;

¨ умов зберігання СДОР, (обвалована, не обвалована ємність);

¨ ступеню вертикальної стійкості повітря, (інверсія, ізотермія, конвекція);

¨ швидкості вітру у приземному шарі повітря;

¨ стану місцевості (відкрита, напівзакрита, закрита місцевість).

Завдання для практичного заняття:

1.Опрацювати теоретичні відомості практичного заняття та рекомендовану літературу за темою.

2.Дати оцінку обстановці, що склалася внаслідок аварії на радіаційно та хімічно небезпечних об'єктах, визначити основні параметри зон радіаційного і хімічного забруднення та запропонувати заходи щодо захисту працівників об’єкту та населення у зоні лиха.

3.Сформулювати висновки щодо проведених досліджень.

Робота 1. Прогнозування зон радіоактивного забруднення місцевості за слідом хмари.

Вихідні дані:

¨ тип і потужність ядерного реактора — РБМК-1000 МВт;

¨ кількість аварійних реакторів п = 1;

¨ частка викинутих РР із реактора h = 50%;

¨ відстань від об'єкта до аварійного реактора R_к= 24 км;

¨ астрономічний час аварії Т_ав = 10.00;

¨ безперервність роботи на об'єкті Т_роб = 12 год;

¨ допустима доза опромінення Д_{опр.доп} = 5 бер;

¨ коефіцієнт послаблення радіації виробничих приміщень К_посл = 6;

¨ метеоумови: швидкість вітру на висоті 10 м V₁₀ = 4 м/сек;

напрямок вітру на висоті 10 метрів - 70 град. (в напрямку об'єкта), хмарність — середня;

Визначити: розміри можливих зон радіактивного забруднення місцевості

Алгоритм виконання розрахунків під час прогнозування радіаційної обстановки :

1.Визначити категорію стійкості атмосфери, що відповідає погодним умовам : хмарність, швидкість приземного вітру V₁₀ та часу доби (за таблицею 4.1. або 4.1.1.).

2. Визначити величину активності (А), викинутої радіоактивної речовини за формулою:

A = h·10^-3·W·n,

де h— відсоток викинутої речовини, %;

W— електрична потужність реактора, МВт;

п — кількість зруйнованих реакторів.

3.Визначити середню швидкість переносу V_пер радіоактивної хмари у відповідності до категорії стійкості атмосфери і швидкості вітру на висоті 10 м ( за табл. 4.1.2.).

4.Визначити час початку випадання радіоактивних опадів на території об'єкта у відповідності до відстані об'єкта (R_xкм) до аварійного реактора, категорії стійкості атмосфери, середньої швидкісті переносу хмари V_пер ( за табл. 4.1.3.).

5.Визначити розміри прогнозованих зон забруднення місцевості у відповідності до категорії стійкості атмосфери, швидкості переносу хмари, типу ядерного реактора (РБМК-1000) і частці викинутих РР (h = 50%) та нанести їх у масштабі на карту, схему (за табл.4.1.4. - 4.18.).

Робота 2. Прогнозування хімічної обстановки та захист населення у «зоні лиха»

Дати оцінку обстановці що склалася на об’єкті “Б” у результаті руйнування ємності де зберігалася сильнодіюча отруйна речовина (СДОР). Під час аварії внаслідок переходу в атмосферу частини СДОР із зруйнованої ємності, а також випаровування його з площі розливу. утворилась хмара з вражаючою концентрацією СДОР. Від зруйнованої нкості на відстані L знаходиться населений пункт, який може потрапити у зону хімічного зараження (ЗХЗ).

Визначити: розміри можливих зон хімічного забруднення місцевості та запропонувати заходи щодо захисту працівників об’єкту та населення у зоні лиха.

Вихідні дані: Кількість СДОР, т. - 25

Напрямок вітру, град. - 70°

Швидкість вітру, V м/с - 2

∆t,°C - - 1° C

Рельєф місцевості - закритий

Відстань від зруйнованої ємкості

до населеного пункту L км. - 9

Характер зберігання - не обваловано

S_3Х3 = 1 / 2 Г ∙ Ш

5.Нанести отримані параметри у масштабі на топографічну карту, схему:

Зона можливого зараження хмарою СДОР на картах (схемах) обмежена колом, півколом або сектором, який має кутові розміри і радіус, що дорівнює глибині зараження Г. Центр кола, півкола або сектора співпадає з джерелом зараження.

Зона фізичного зараження, яка має форму еліпса, та вВключається в зону можливого зараження. З огляду на можливе переміщення хма­ри СДОР під дією зміни напрямку впру фіксоване зображення зони фактичного зараження на карти (схеми) не наноситься.

На топогра­фічних картах і схемах зона можливого зараження має вигляд:

а) при швидкості вітру за прогнозом < 0,5 м/с зона зараження має вигляд кола. Радіус кола дорівнює r.

Таким чином, 0 відповідає джерелу заражен­ня, φ = 360°.

Зображення еліпса (пунктиром) відповідає зоні фактичного зараження на фіксований момент часу.

б) при швидкості вітру за прогнозом від 0,6 до 1 м/с зона зараження має вигляд півкола. То­чка 0 відповідає джерелу зараження, φ = 180°, радіус півкола дорівнює Г, бісектриса півкола співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямком вітру.

в) при швидкості вітру за прогнозом > 1 м/с зона зараження має вигляд сектора. Точка 0 відповідає джерелу зараження, φ = 90° при швидкості вітру за прогнозом від 1,1 до 2 м/с, φ = 45° при швидкості вітру за прогнозом > 2 м/с.

Радіус сектора дорівнює Г, бісектриса сектора співпадає з віссю сліду хмари і орієнтована за напрямком вітру.

Б. Визначення терміну підходу зараженого повітря до населеного пункту на відстані L = 9 км від зони розлиття СДОР.

Таблиця 4.2.1.

Позначення: К – сильно нестійка – ковекція

Із – нейтральна – ізотермія

Ін – дуже стійка - інверсія

Глибини розповсюдження хмар зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на відкритій місцевості, км

(ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Таблиця 4. 2.1.

Глибини поширення хмари зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на закритій місцевості, км (ємності не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Таблиця 4.2.2.

Примітки до табл. 1. Для обвалованих ємностей зі СДОР глибина поширення зараженого повітря зменшується в 1,5 рази.

Примітка до таблиці . Інверсія і конвекція за швидкості вітру понад 3 м/с спостерігається рідко.

L– відстань від місця розлиття СДОР до об’єкта, км.

Параметри зони хімічного зараження місцевості

Напрямок евакуації

співробітників

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ:

Г - глибина, Ш – ширина, S_зхз – площа зони хімічного зараження, R – відстань від місця аварії до досліджуваного об’єкта;

Контрольні запитання.

1.Визначення основних понять і термінів: радіаційна безпека, радіаційна обстановка,зона радіоактивного зараження, осередок радіаційного ураження, хімічна обстановка, зона хімічного зараження, осередок хімічного ураження, вертикальна стійкість повітря: інверсія, конвекція, ізотермія.

2.Загальні поняття про оцінку радіаційної обстановки.

3.Принципи оцінки радіаційної обстановки.

4.Порядок визначення розмірив зон радіоактивного зараження.

5.Принципи оцінки хімічної обстановки.

6.Методика визначення розмірів зон хімічного зараження.