Расчет уровня радиации и дозы излучения при ядерном взрыве и аварии на АЭС

Изменение уровней радиации на радиоактивно загрязненной местности в общем виде характеризуется зависимостью:

Р=Р₀(t/t₀), (2.3)

где Р₀ - уровень радиации в момент времени t₀ после аварии (взрыва), Гр/ч;

Р - уровень радиации в рассматриваемый момент времени t, Гр/ч; n - показа­тель степени, характеризующий величину спада радиации во времени и зависящий от изотопного состава радионуклидов.

Доза излучения за время от t₁ до t₂ определяется по формуле:

(2.4)

гдеD_n - поглощенная доза излучения, Гр.

После интегрирования получим D_n=P₀*t₀ ⁿ/(l-n)*(t₂^-n+1 - t₁^-n+1). (2.5)

Подставив значения Р₀=Р₁(t₁/t₀)^-n и Р₀=Р₂(t₂/t₀)^-n в формулу (2.5), полу­чаем:

D_n=1/(1-n)*(P₂t₂-P₁t₁). (2.6)

Для ядерного взрыва с учетом естественного радиоактивного распада радиоактивных веществ установлено, что спад уровня радиации подчиняется зависимости

Р=Р₀(t/t₀)^-1,2 . (2.7)

Таким образом, для ядерного взрыва при n=1,2 формула (2.6) приобрета­ет вид

D_n=5*(P₁t₁– P₂t₂) или D_n=5*(Р_нt_н - Р_кt_к), (2.8)

гдеP₁, Р_н иP₂, Р_к - уровни радиации в начале (t₁, t_н) и в конце (t₂, t_к) пребы­вания в зоне радиоактивного заражения соответственно, Гр/ч,

При наличии дополнительных укрытий с различным коэффициентом ос­лабления К_осл формула (2.8) имеет вид:

D_n=5*(Р_нt_н - Р_кt_к)/K_осл. (2.9)

Значение коэффициентов ослабления для различных видов укрытий приведены в приложении 3.

Величина спада радиации при аварии (разрушении) АЭС, имеющей другой изотопный состав радионуклидов, чем при ядерном взрыве, должна опре­деляться в каждом конкретном случае по данным радиационной разведки.

Для этогоиз формулы (2.3) получим

n=lg(P₁/P₂)/lg(t₂/t₁), (2.10)

где P₁/P₂ - отношение уровня радиации при первом измерении к уровню ра­диации при втором измерении; t₂/t₁ - отношение времени после аварии при втором измерении к времени после аварии при первом измерении. Применительно к аварии на Чернобыльской АЭС величина n ориентиро­вочно определена на основе анализа данных, опубликованных вскоре после аварии. По этим данным величина n ~ 0,4.

При таком законе спада уровни радиации за 7-кратный промежуток времени уменьшаются примерно в 2 раза, а не в 10 раз, как при ядерном взрыве. В этом заключается одна из основных особенностей радиоактивного загрязнения местности при аварии (разрушении) АЭС.

Таким образом, при оценке радиационной обстановки при аварии на АЭС можно ориентировочно принять, что

Р=Р₀(t/t₀)^-0,4. (2.11)

Доза излучения при аварии на АЭС с учетом коэффициента ослабления рассчитывается по формуле:

D_n=1.7*(P_кt_к- Р_нt_н)/К_осл.(2.12)

Расчет возможной дозы излучения для населения при длительном проживании

На загрязненной местности

Оценка возможной дозы излучения, которую может получить население при длительном проживании (в том числе в течение жизни) на загрязненной территории, производится как правило по наиболее долгоживущему гамма-активному радионуклиду, который определяет величину суммарной (внутренней и внешней) дозы излучения.

Доза внутреннего облучения (излучения) людей обусловлена поступлени­ем радионуклидов в организм человека при вдыхании загрязненного воздуха и потреблением загрязненных продуктов питания и воды и поэтому наиболее

Для определения дозы внешнего излучения используют закон радиоактивного распада

N=N₀/2^t/T (2.13)

где N₀ - первоначальная (исходная) активность (исходный уровень загрязне­ния) радионуклида, Ки/м²; N - активность (уровень загрязнения) в рассматри­ваемый момент времени т, Ки/м²; t - время, отсчитываемое от исходной ак­тивности радионуклида, ч; Т - период полураспада радионуклида.

Заменяя уровень загрязнения соответствующим ему уровнем сопровож­дающего гамма-излучения, получим:

Р=Р₀/2^t/T (2.14)

где Р₀ - первоначальный (исходный) уровень радиации, соответствующий первоначальной поверхностной активности (уровню загрязнения) радионук­лида, Гр/ч; Р - уровень радиации в рассматриваемый момент времени t, Гр/ч. Тогда доза излучения за время от t₁ до t₂ составит или окончательно с учетом К_осл:

(2.15)

(2.16)

Для проведения практических расчетов по формуле (2.15) рассчитывается величина Р₀. Для окончательного расчета используем формулу:

Р₀=5,25*10^-4*ЕIm, (2.17)

где Р₀ - уровень радиации, Гр/ч; Е - энергия гамма-квантов, МэВ; I - поток гамма-квантов через 1 см² в 1 с;m - линейный коэффициент ослабления гамма-лучей воздухом (табл. 2), см^-1.

Таблица 2

Значения линейных коэффициентов ослабления

Е,МэВ	m, см-1	Е,МэВ	m, см-1	Е. МэВ	m, см-1
0,1	1,98*10-4	0,5	1,11*10-4	2,0	0.57*10-4
0,25	1,46*10-4	1,0	0,81*10-4	3,0	0,46*10-4

При постоянной интенсивности гамма-излучения уровень или степень загрязнения равняется N=60*I/n,откуда I=Nn/60,

где n - число гамма-квантов, приходящихся на один распад. Подставляя I в формулу (2.17) получим: P₀=5,25*10^-4*EnN/60=9,l*10^-6mENn.

Учитывая, что 1 Kи/км²=2,2•10² расп/см²мин, окончательно имеем фор­мулу:

P₀=0,002EnNm, (2.18)

гдеРо- уровень радиации, Гр/ч; Е - энергия гамма-квантов, МэВ; n - число гамма-квантов, приходящихся на один распад; N - уровень загрязнения, Ки/км².

Проживание населения на местности допускается при N£ 5 Ки/км². При другом уровне загрязнения доза внешнего излучения за указанное время бу­дет пропорциональна величине N/5.