Оцінка радіаційної обстановки 1 страница

Оцінка радіаційної обстановки – це з’ясування масштабу і ступеню радіоактивного забруднення місцевості, які впливають на тяжкість і масштаби ураження постраждалих, на дії сил цивільного захисту, населення і об’єктів господарювання. Як відомо з поперечних розділів, радіоактивне забруднення місцевості виникає взагалі в двох випадках: внаслідок застосування ядерної зброї або внаслідок техногенної аварії на ядерному об’єкті. Принципових відмін для цих випадків практично немає, різняться лише деякі позначення зон забруднення місцевості та чисельні значення коефіцієнтів перерахунків потужності дози випромінювання на різний час після забруднення місцевості (для воєнного ядерного вибуху потужність дози зменшується значно швидше, ніж у випадку аварії на АЕС). Тут будуть розглянуті лише випадки НС мирного часу, в першу чергу аварії на АЕС.

Радіаційна обстановка може бути виявлена і оцінена за даними прогнозу або за даними радіаційної розвідки.

Оцінка радіаційної обстановки при аварії на АЕС

У випадку аварії на АЕС або зруйнування її у воєнний час обов'язковою умовою є оцінка радіаційної обстановки методом прогнозування або за даними радіаційної розвідки масштабів і ступеня радіоактивного забруднення місцевості й атмосфери. Оцінка проводиться з метою визначення впливу радіоактивного забруднення місцевості на дії населення та обґрунтування оптимальних режимів його діяльності.

Основними завданнями оцінки радіаційної обстановки при аварії на АЕС є:

- контроль викидання радіоактивних речовин з реактора;

- контроль поширення радіоактивних речовин, швидкість і масштаб їх перенесення;

- контроль забруднення радіонуклідами сільськогосподарських і лісових угідь та водойм;

- контроль вмісту радіоактивних речовин в урожаї, харчових продуктах, воді;

- індивідуальний дозиметричний контроль населення і особового складу формувань ЦО.

Для зручності використання даних радіаційної розвідки краще відображати на картах (схемах) фактичні або прогнозовані зони радіоактивного забруднення місцевості, які наведено в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 – Характеристика зон радіоактивного забруднення місцевості в результаті аварії на АЕС

Зони, їх позначення	Доза випромінювання за перший рік після аварії, рад	Потужність дози випромінювання через 1 годину після аварії, рад/год
На зовнішній межі	На внутрішній межі	В середині зони	На зовнішній межі	На внутрішній межі
Радіаційної небезпеки, М				0,014	0,14
Помірного забруднення, А				0,14	1,4
Сильного забруднення, Б				1,4	4,2
Небезпечного забруднення, В				4,20
Надзвичайно небезпечного забруднення, Г		–			–

У зоні А треба намагатися скорочувати час перебування особового складу формувань на відкритій місцевості, обов’язково застосовувати захист органів дихання.

У зоні Б люди повинні знаходитися в захисних спорудах.

У зоні В перебування людей можливе лише короткий час (кілька годин) в дуже захищеній техніці.

У зоні Г перебування людей неприпустиме.

Розв’язання типових задач з оцінки обстановки при аварії на АЕС

Задача 4.1 Прогнозування зон радіоактивного забруднення місцевості за слідом хмари.

Вихідні дані. Тип ядерного реактора РВБК або ВВЕР. Потужність реактора, МВт. Кількість аварійних реакторів n. Координати АЕС (Х, Y). Астрономічний час аварії, Т_АВ, годин. Частка викинутого з реактору радіоактивного матеріалу, %. Метеоумови: швидкість вітру на висоті 10 метрів V₁₀,м/с. напрямок вітру на висоті 10 метрів, град., хмарність – відсутня, помірна, суцільна.

Визначити: розміри можливих зон радіоактивного забруднення місцевості.

Розв’язання.

1 За таблицею 4.2 визначаємо категорію стійкості атмосфери

Таблиця 4.2 – Категорія стійкості атмосфери

Швидкість (V10) вітру на висоті 10 м, м/с	Час доби
День	Ніч
Наявність хмарності
Відсутня	Середня	Суцільна	Відсутня	Середня	Суцільна
0…0,5	Ін	Ін	Із	К	К	Із
0,6…2	Ін	Ін	Із	К	К	Із
2,1…4	Ін	Із	Із	К	Із	Із
Більше 4	Із	Із	Із	Із	Із	Із

Позначення: К – сильно нестійка (конвекція); Із – нейтральна (ізотермія); Ін – дуже стійка (інверсія)

2 За таблицею 4.3 визначаємо середню швидкість вітру в шарі поширення радіоактивної хмари υ_сер.

Таблиця 4.3 – Середня швидкість (υ_сер) вітру в шарі від поверхні землі до висоти переміщення центру хмари, м/с

Категорія стійкості атмосфери	Швидкість вітру на висоті 10 м (V10), м/с
< 2					> 6
К				–	–	–
Із	–	–
Ін	–				–	–

3 На карті позначаємо положення аварійного реактора, наносимо відповідно до напрямку вітру вісь прогнозованого сліду радіоактивної хмари

4 Визначаємо табличну частку радіоактивних речовин, викинутих із реактора потужністю 1000 МВт при аварії, в результаті якої можна очікувати еквівалентні розміри зон радіоактивного забруднення:

. (4.1)

Якщо частка радіоактивних речовин, викинутих з реактора невідома, дивитися далі примітки 1 та 2

5 За таблицями 4.4…4.7 для заданого типу реактора і частки викинутих із нього радіоактивних речовин визначаємо розміри прогнозованих зон забруднення.

Таблиця 4.4 – Розміри прогнозованих зон забруднення місцевості на сліду хмари при аварії на АЕС (категорія стійкості атмосфери конвекція, швидкість вітру 2 м/с)

Вихід активності, %	Індекс зони	Тип реактора
РВПК-1000	ВВЕР-1000
Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2
	М	62,5	12,1		82,5	16,2
	А	14,1	2,75	30,4	13,0	2,22	22,7
	М		29,9			40,2
	А	28,0	5,97		39,4	6,81
	Б	6,88	0,85	4,52	–	–	–
	М		61,8			82,9
	А	62,6	12,1		82,8	15,4
	Б	13,9	2,71	29,6	17,1	2,53	34,0
	В	6,96	0,87	4,48	–	–	–
	М		81,8
	А	88,3	18,1			24,6
	Б	18,3	3,64	52,3	20,4	3,73	59,8
	В	9,21	1,57	11,4	8,87	1,07	7,45

Таблиця 4.5 – Розміри прогнозованих зон забруднення місцевості на сліду хмари при аварії на АЕС (категорія стійкості атмосфери ізотермія, швидкість вітру 5 м/с)

Вихід активності, %	Індекс зони	Тип реактора
РВПК-1000	ВВЕР-1000
Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2
	М		8,42		74,5	3,70
	А	34,1	1,74	42,6	9,9	0,29	2,27
	М		18,2			8,76
	А		3,92		29,5	1,16	26,8
	Б	17,4	0,69	9,40	–	–	–
	В	5,8	0,11	0,52	–	–	–
	М		31,5			18,4
	А		8,42		74,5	3,51
	Б	33,7	1,73	45,8	9,9	0,28	2,21
	В	17,6	0,69	9,63	–	–	–
	М		42,8			25,3
	А		11,7			5,24
	Б	47,1	2,4	88,8	16,6	0,62	8,15
	В	23,7	1,1	20,5	–	–	–
	Г	9,41	0,27	2,05	–	–	–

Таблиця 4.6 – Розміри прогнозованих зон забруднення місцевості на сліду хмари при аварії на АЕС (Категорія стійкості атмосфери інверсія, швидкість вітру 5 м/с)

Вихід активності, %	Індекс зони	Тип реактора
РВПК-1000	ВВЕР-1000
Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2
	М		3,63			0,61	8,24
	М		7,86			2.58
	А		1,72		–	–	–
	М					5,08
	А		3,63			0,61	8,25
	М					6,91
	А		4,88			1,52
	Б		0,41	4,95	–	–	–

Таблиця 4.7 – Розміри прогнозованих зон забруднення місцевості на сліду хмари при аварії на АЕС (категорія стійкості атмосфери ізотермія, швидкість вітру 10 м/с)

Вихід активності, %	Індекс зони	Тип реактора
РВПК-1000	ВВЕР-1000
Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2
	М	62,5	12,1		82,5	16,2
	А	14,1	2,75	30,4	13,0	2,22	22,7
	М		29,9			40,2
	А	28,0	5,97		39,4	6,81
	Б	6,88	0,85	4,52	–	–	–
	М		61,8			82,9
	А	62,6	12,1		82,8	15,4
	Б	13,9	2,71	29,6	17,1	2,53	34,0
	В	6,96	0,87	4,48	–	–	–
	М		81,8
	А	88,3	18,1			24,6
	Б	18,3	3,64	52,3	20,4	3,73	59,8
	В	9,21	1,57	11,4	8,87	1,07	7,45

6 Використовуючи величини, знайдені в п.5, наносимо прогнозовані зони радіоактивного забруднення у вигляді правильних еліпсів на карту з урахуванням масштабу (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Схема нанесення прогнозованих зон радіоактивного забруднення після аварії на АЕС

Примітки. 1 У тих випадках, коли частка радіоактивних речовин, викинутих при аварії з реактора невідома, рекомендується виконати такі дії:

а) виміряти потужність дози на осі сліду Р_вим на відстані 5…10 км від реактора Х_вим;

б) виміряне значення потужності дози перерахувати на 1 годину після аварії Р₁ = Рвим ∙К_∙t ;

в) за таблицями 4.8 та 4.9 для відповідного типу реактора, відстані Х_вим, швидкості середнього вітру визначити прогнозовану потужність дози при 10 % викидів радіоактивних речовин (Р_прогн);

г) оцінити частку (%) викидання радіоактивних речовин із реактора за співвідношенням:

(4.2)

2 У тих випадках, коли потужність дози на забрудненій місцевості виміряти неможливо, частка викинутих радіоактивних речовин приймається h = 10 %.

Таблиця 4.8 – Потужність дози опромінювання на осі сліду хмари, рад/г (реактор РВПК-1000, вихід активності 10 %, час – 1 годинах після зупинки реактору)

Відстань від АЕС, км	Категорія стійкості атмосфери / середня швидкість вітру
Конвекція / 2 м/с	Ізотермія/ 5 м/с	Ізотермія/ 10 м/с	Інверсія/ 5 м/с	Інверсія/ 10 м/с
1
	1,89	4,50	2,67	0,00002	0,00001
	0,643	2,62	1,60	0,0210	0,0146
	0,212	1,01	0,640	0,213	0,142
З0	0,122	0,546	0,355	0,303	0,212
	0,0849	0,351	0,236	0,302	0,221
	0,0632	0,256	0,177	0,245	0,187
	0,0492	0,196	0,140	0,181	0,144
	0,0395	0.155	0,114	0,]3б	0,115
	0,0324	0,125	0,0948	0,102	0,0937
	0,0277	0,0948	0,0819	0,0859	0,0799
	0,0230	0,0870	0,0691	0,0769	0,0661
	0,0117	0,0427	0,0375	0,0368	0,0319
	0,007	0,0248	0,0235	0,0214	0,0207
	0,005	0,0160	0,0160	0,0139	0,0139
	0,003	0,0110	0,0115	0,0097	0,0099

Продовження таблиці 4.8

1	2	3	4	5	6
	0,0017	0,0055	0,0067	0,0055	0,006
	0,001	0,0036	0.0043	0,0035	0,0037
	0,0006	0,0025	0,003	0,0024	0,0026
	0,0003	0,0018	0,002	0,0018	0,0019
	0,0002	0,0014	0,0015	0,0014	0,0015
	0,00018	0,0011	0,0012	0,0011	0,0012
	0,00017	0,00085	0,0009	0,00086	0,0009

Таблиця 4.9 – Потужність дози опромінювання на осі сліду хмари, рад/г (Реактор ВВЕР-1000, вихід активності 10 %, час – 1 година після зупинки реактору)

Відстань від АЕС, км	Категорія стійкості атмосфери / середня швидкість вітру
Конвекція / 2 м/с	Ізотермія/ 5 м/с	Ізотермія/ 10 м/с	Інверсія/ 5 м/с	Інверсія/ 10 м/с
	1,24	0,803	0,475	0,004	0,0001
	0,723	0,466	0,285	0,0036	0,0024
	0,289	0,189	0,119	0,0372	0,0248
З0	0,172	0,127	0,0812	0,0528	0,0370
	0,121	0,103	0,0667	0,0527	0,0385
	0,0915	0,0763	0,0506	0,0427	0,0325
	0,0722	0,0593	0,0403	0,0316	0,0251
	0,0587	0,0476	0,0331	0,0238	0,0200
	0,0488	0,0391	0,0277	0,0177	0,0163
	0,0413	0,0328	0,0237	0,0137	0,0130
	0,0354	0,0280	0,0206	0,0134	0,0115
	0,0190	0,0146	0,0116	0,0064	0,0056
	0,0119	0,0089	0,0075	0,0037	0,0036
	0,008	0,0059	0,0053	0,0024	0,0024
	0,0057	0,0040	0,0040	0,0017	0,0017
	0,0030	0,0025	0,0024	0,0010	0,0010
	0,0020	0,0013	0,0016	0,0006	0,0006
	0,0014	0,0012	0,0014	0,0004	0,0005
	0,00085	0,00088	0,0010	0,0003	0,0003
	0,0006	0,00068	0,0008	0,00023	0,00026
	0,00055	0,00054	0,0006	0,00020	0,00020
	0,00048	0,00043	0,0005	0,00015	0,00016

Задача 4.2 Прогнозування дози опромінення на осі сліду радіоактивної хмари.

Вихідні дані. Інформація про АЕС. Тип ядерного реактора РБМК або ВВЕР. Електрична потужність реактора, МВт. Кількість аварійних реакторів n. Координати АЕС Х_АЕС; У_АЕС. Астрономічний час аварії Т_ав, діб, годин. Частка викинутих із реактора радіоактивних речовин h, %. Метеорологічні умови: швидкість та напрямок вітру на висоті 10 м V₁₀, стан хмарного покриву – відсутній, середній або суцільний. Характеристика умов, у яких перебувають люди (населення, працюючі, особовий склад формувань ЦЗ). Координати району розміщення – x, y. Час початку дій Т_поч. Тривалість дій Δt_роб, діб; годин. Коефіцієнт ослаблення потужності дози випромінювання К_осл.

Визначити. Дозу опромінення Д одержану людьми під час перебування в районі радіоактивного забруднення

Розв'язання. Дії 1–5. виконують так само, як і у задачі 4.1.

6 Використовуємо знайдені в дії 5 розміри зон за масштабом карти у вигляді правильних еліпсів, наносимо прогнозовані зони забруднення місцевості.

7 За допомогою карти з нанесеними на ній прогнозованими зонами забруднення місцевості визначаємо, в якій зоні знаходяться люди, і віддаленість даного місця (X) від аварійного реактора (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Визначення дози опромінення при перебуванні на осі хмари радіоактивного забруднення після аварії на АЕС

8 За таблицею 4.10 визначаємо час формування сліду радіоактивної хмари t_ф.

Таблиця 4.10 – Час початку формування сліду (t_ф) після аварії на АЕС, годин

Відстань від АЕС, км	Категорія стійкості атмосфери / середня швидкість вітру, м / с
Конвекція	Ізотермія	Інверсія
2 м/с	5 м/с	10 м/с	5 м/с	10 м/с
	0,5	0,3	0,1	0,3	0,1
	1,0	0,5	0,3	0,5	0,3
	2,0	1,0	0,5	1,0	0,5
	3,0	1,5	0,8	1,5	0,8
	4,0	2,0	1,0	2,0	1,0
	5,0	2,5	1,2	2,5	1,3
	6,5	3,0	1,5	3,0	1,5
	7,5	4.0	2,0	4,0	2,0
	8,0	4.0	2,0	4,0	2,0
	8,5	4.5	2,2	4,5	2.5
	9,5	5,0	2,5	5,0	3,0
			5,0		5,0
			7,5		8,0

9 Визначаємо час початку дії формувань ЦО у заданому районі t_поч = t_ф – T_ав.

10 Визначаємо час початку (t_{поч. опр}) і тривалість опромінення (t _опр) особового складу формувань ЦО:

а) для t_{поч. опр} < t_ф, якщо t_{поч. опр} + Δt_роб > t_ф, то t_{поч. опр} = t_ф; Δt _опр = t_{поч. опр} + Δt_роб – t_ф;

якщо t_{поч. опр} + Δt_роб ≤ t_ф , то Д_{ос. скл.} = 0;

б) для t_{поч. опр} > t_ф ; t_{поч. опр} – Δ t _опр = Δt_роб.

11 За таблицями 4.11…4.15 для необхідної зони забруднення місцевості визначаємо дозу опромінення (Д_зони) за умови відкритого розміщення особового складу формувань ЦО в середині зони і коефіцієнт (К_зони), який враховує забрудненість місцевості в межах зони.

Таблиця 4.11 – Доза опромінювання, яку отримає людина при відкритому розташуванні в середині зони забруднення (D_зони), рад, зона "М"