Оцінка радіаційних обставин в період формування сліду хмари після аварії на АЕС

Встановлено, що при аварії на АЕС викид радіонуклідів за межі реактору енергоблоку являє собою розтягнутий у часі процес , який триває протягом 4-5діб. Шкода здоров’ю людини, яку викликає іонізуюче випромінювання залежить від кількості та щільність радіонуклідів на забрудненій території.

Для оцінки дії іонізуючого випромінювання на людину використовують наступні одиниці вимірювання:

Експозиційна доза Д _експ.( Кл/кг) - дозиметрична величина, при якій в 1 кг сухого чистого повітря утворюються іони , що несуть 1Кулон (Кл) електрики кожного знаку. Вона визначається тільки для повітря при гамма і рентгенівському випромінюванні.

Позасистемна одиниця експозиційної дози - рентген (Р). 1 рентген це доза опромінення, при якій в 1см сухого та чистого повітря при нормальних умовах (20°С, 760 мм. рт. ст.) створюється 2,08x10⁹ пар іонів. (1Кл/кг=3876 Р)

Поглинута дозаД_погл, – дозиметрична величина, яка визначається енергією випромінювання поглинутого одиницею маси опроміненої речовини (Дж /кг) - грей (Гр). Поглинута доза – це основна дозиметрична величина для оцінки радіаційної небезпеки.

Позасистемна одиниця - рад (рад). 1 Гр =100рад, а 1рад= 0,87 Р.

Еквівалентна дозаД _екв , Зіверт (Зв) - дозиметрична величина для оцінки шкоди здоров’ю людини будь-якого складу іонізуючого випромінювання

Д _екв.= Д _погл.∙k _як.,,

де k_як- коефіцієнт якості, що характеризує залежність біологічно небезпечних наслідків опромінення людини від характеристики іонізуючого випромінювання. 1Зв = 1 Дж /кг. При k _як =1 - 1 Зв =1 Гр.

Позасистемна одиниця - біологічний еквівалент рентгену (бер). 1 Зв=100 бер, 1 рад=0,87 бер.

Активність джерела радіоактивного випромінювання Кюрі(Кu) характеризує кількість розпаду атомів радіонуклідів за одиницю часу. 1Кu відповідає 3,7∙10¹⁰ розпадків атомів радіонуклідів за секунду (1 Кu=3,7∙10¹⁰ 1/с).

Рівень забруднення території радіонуклідами (П) оцінюється активністю радіонуклідів на одиницю площі (Кu /км²).

Потужність дози іонізуючого випромінювання визначається, як відповідна доза випромінювання за одиницю часу (Р=Д/t) . Потужність вимірюється в рад/год, бер/год, Р/год.

Співвідношення рівня забруднення території з потужністю дози (рівнем радіації) на відповідній місцевості становить

Р(мбер/год)=0,009 ∙ П(Кu /км²)

Активність радіонуклідів на Чорнобильській АЕС на момент аварії показана в табл.1.

Таблиця 1.
Активність радіонуклідів на Чорнобильскій АЕС на момент аварії, Кюрі (Кu).

Оцінку радіаційних обставин після аварії на АЕС виконують з використанням довідкових таблиць, які розміщені в Додатку 1. по наступному алгоритму:

1. Визначаємо категорію стійкості атмосфери.

2.Визначаємо середню швидкість переміщення радіоактивної хмари.

3.Визначаємо параметри зон радіоактивного забруднення.

4. На міліметровому аркуші А4 в відповідному масштабі викреслюємо зони радіоактивного забруднення з розташуванням об’єкта господарювання (ОГД).

5.Визначаємо, в яку зону забруднення потрапив ОГД.

6. Визначаємо дозу опромінення, яку можуть отримати робітники в серединні зони радіоактивного забруднення , в яку потрапив ОГД за період перебування в ній , для чого:

7. визначаємо величину часу початку формування сліду для ОГД (t_поч) по табл. Б.9.

- на міліметровому аркуші А4 будуємо графік залежності величини дози опромінення отриманої робітниками при розміщенні в середині зони забруднення ( Д_сер.), від часу початку формування сліду радіоактивної хмари (t_поч) по табл. Б.7, Б.8 .

- за графіком Д_сер. (t_поч) визначаємо величину дози опромінення, отриманої робітниками в середині зони для визначеної величини часу початку формування сліду (t_поч) в районні ОГД.

8. По даним графіка будуємо графік залежності дози опромінення , яку можуть отримати робітники на відкритій місцевості Д_відкр в залежності від відстані до АЕС – Lх.

9. За графіком визначаємо величину дози опромінення, яку можуть отримати робітники на відкритих майданчиках в районні ОГД Д_відкр.

10. Визначаємо величину дози опромінення, яку можуть отримати робітники при знаходженні людей в цеху.

11. Проводимо порівняння визначених доз опромінення з величинами допустимих доз опромінення.

12. На основі отриманих даних робимо висновки по можливим ступенях променевої хвороби робітників та необхідних заходах протидії ураження та організації робіт і інших заходів по захисту працівників.

Прогнозування радіаційних обставин після аварії на АЕС проведемо на конкретному прикладі.

Приклад 1.

Дано:На АЕС виникла аварія. Зруйнований один з ядерних реакторів типу …………. В атмосферу викинуто h % радіоактивних речовин. Час доби, коли відбулася аварії (час аварії)-Т. Метеорологічні умови в місті аварії наступні: вітер на висоті 10 м від поверхні Землі дме в напрямку ОГД зі швидкістю V_10, м/с; хмарність - ……; об'єкт народного господарювання віддалений від району аварії на відстані Lx,км. Робітники працюють на відкритих майданчиках та в цеху впродовж терміну N, діб.

В процесі розв’язування задачі необхідно:

1) Розрахувати параметри зон радіоактивного забруднення та накреслити їх та місце знаходження ОГД на міліметровому аркуші в форматі А4.

2) Визначити в якій зоні радіаційного забруднення знаходиться ОГД.
3) Визначити час початку радіаційного опромінення робітників.
4) Визначити дозу опромінення яку отримають робітники за період виконання робіт на відкритій місцевості та в цеху.

5). Характеризувати можливі зміни в здоров’ї робітників при перебуванні в зонні радіоактивного забруднення.
5) Виробити пропозиції по забезпеченню безпеки робітників при виконанні робіт в зоні радіаційного забруднення.

Після аварії на РНО параметри зон забруднення місцевості радіоактивними елементами залежать від:

- потужності та типу зруйнованого реактора ;

- часу доби, коли відбулася аварії;

- кількості викинутих з реактора радіоактивних речовин;

- метеорологічних умов в місті аварії (напрямку і швидкості вітру, стану погоди).

Доза радіаційного опромінення, яку можуть отримати люди залежать від:

- часу початку радіаційного опромінення робітників після аварії на РНО;

- відстані до району аварії на якій знаходиться ОГД (в яку зону радіаційного забруднення потраплять робітники);

- тривалості перебування в зоні радіаційного забруднення;

- величини коефіцієнту послаблення радіації захисних споруд, де перебувають робітники (К_посл ).

1.1.Визначаємо категорію стійкості атмосфери.

Інтенсивність переміщення струмів повітря по вертикалі залежить від стану атмосфери в приземному шарі , який характеризується наступними параметрами:

- Конвекція (А)- вертикальне переміщення потоків повітря з однієї висоти на іншу;

- Ізотермія (Д) - характеризується стабільністю температури повітря до висоти 30 метрів над поверхнею землі що веде до застою радіоактивної хмари;

- Інверсія (Г) - підвищення температури повітря із збільшенням висоти, призводить до осідання радіоактивних речовин на землі, що призводить до підвищення щільності радіоактивного забруднення.

По таблиці Б.1 «Категорії стійкості атмосфери» (Додаток 1) по відомим: швидкості вітру (V_10,.м / с ),часу доби аварії (Т) та стану погоди (хмарність) визначаємо категорію стійкості атмосфери –конвекція (А ), Ізотермія (Д) чи Інверсія (Г).

1.2.Визначаємо середню швидкість переміщення радіоактивної хмари.

Так як вітер на різних висотах буде мати різну швидкість, то радіоактивна хмара буде рухатися з середньою швидкістю відносно земної поверхні , величина якої залежить від категорії стійкості атмосфери та швидкості вітру на висоті 10 метрів.
По Таблиці Б.3. (Додаток1) знаходимо, що для знайденої категорії стійкості атмосфери – А,Д,Г, при швидкості вітру V₁₀ = (…….), середня швидкість переміщення радіоактивної хмари становить: V сер = …. м / с.

1.3.Визначаємо межі зон радіоактивного забруднення.

В період формування радіоактивного сліду хмари поширення радіоактивних речовин буде нерівномірним , отже, залежно від відстані до району аварії, рівень радіоактивного забруднення території та рівень радіації будуть різними. В залежності від потужності дози радіації на місцевості, забруднена територія, поділяється відповідно на п’ять зон радіоактивного забруднення зони (М,А,Б,В,Г).
Зона «Г» - надзвичайно небезпечного забруднення, на зовнішній межі якої доза опромінення дорівнює 14 бер / годину;
Зона «В» - небезпечного забруднення, на зовнішній межі доза опромінення дорівнює 4,2 бер / годину;

Зона «Б» - сильного забруднення, на зовнішній межі доза опромінення дорівнює 1,4 бер / годину;
Зона «А» - помірного забруднення, на зовнішній межі доза опромінення дорівнює 0,14 бер /годину;
Зона «М» - радіаційної небезпеки, на зовнішній межі доза опромінення дорівнює 0,014 бер /годину.

По типу реактора, категорії стійкості атмосфери та середній швидкості переміщення радіоактивної хмари (V сер = … м / с ) по таблиці Б.2 (Додаток 1) визначаємо відповідні межі зон радіоактивного забруднення:

довжину зон (Lх М, LхА, LхБ, LхВ, LхГ);

ширину зон (LyМ, LyА, LyБ, LхВ, LхГ).

1.4.Викреслюємо зони радіоактивного забруднення.

В відповідному масштабі по визначеним розмірам викреслюємо зони радіоактивного забруднення де, на відповідній відстані від РНО, позначаємо ОГД. Масштаб визначаємо по розмірам довжини Lх та ширини Lу зони, яка має найбільші значення. Приклад побудови зон радіоактивного забруднення показано на Рисунку 1.1. Зразки виконання графічного матеріалу в РГР на мапі показано в Додатку 2, Рисунок 1.1.

Рисунок 1.1. Зони радіоактивного забруднення території при аварії на РНО.

1.5.Визначаємо, в яку зону забруднення потрапив ОГД .

По Рисунку 1.1. визначаємо в яку зону потрапляє ОГД. Для нашого прикладу ОГД потрапляє в зону М.