Оценка обстановки на объекте экономики при наземном ядерном взрыве

Задание 3.

Определим, какие материалы  от данного СИ будут  воспламенены и при отсутствии тепла прекращают горение; какие материалы будут иметь устойчивое горение. (табл.6)

    Воспламеняются: ткань х/б темная, резиновые изделия, бумага, солома, стружка, доска сосновая, кровля мягкая (толь, рубероид).

    Устойчивое  горение: ткань х/б темная, резиновые изделия, бумага, солома, стружка. 

Задание 3.

    Пожар -  это неконтролируемый  процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных  ценностей  и  создающий опасность для  жизни  людей. 

    Горением называют быстро протекающую химическую реакцию, сопровождающуюся выделением  большого  количества  тепла и   свечением.   Сущность   горения заключается в нагревании источником зажигания горючего материала  до  начала его теплового разложения. Когда горючий материал  разлагается,  он  выделяет пары углерода и водорода, которые соединяясь с кислородом воздуха в  реакции горения, образуют двуокись углерода, воду и выделяют много  тепла,  а  также окись углерода (угарный газ) и сажу.

      Воспламенением называется процесс возникновения горения,  происходящий  в результате нагрева горючего вещества источником зажигания. Горящая спичка  и тлеющая сигарета способны воспламенить многие горючие вещества и  материалы. Многим твердым веществам и материалам присуще самовозгорание.

       Самовозгорание - явление скачкообразного увеличения  инертности  реакции, приводящей к началу  горения  вещества  (материала,  смеси)  при  отсутствии видимого источника зажигания. Сущность этого  процесса  заключается  в  том, что  при  воздействии   тепла   на   материал   происходит аккумуляция (накопление)  его  в  материале  и  при  достижении  температуры самонагревания   тление   или   воспламенение.   Аккумуляции   тепла   может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев.

        Возгорание материалов приводит к возникновению пожаров: отдельных, сплошных, горение и тление в завалах. Отдельные пожары возникают при СИ от 100 до 800 кДж/м², сплошные – от 801 до 2000 кДж/м², горение и тление в завалах – свыше 2000 кДж/м².

    При данном СИ на рассматриваемом объекте  будут отдельные пожары.

    Первая  фаза (отдельных пожаров)  характеризуется процессом   распространения   пламени   до максимального охвата площади поверхности объема горючих материалов.  Для  ее начала   свойственны   сравнительно   небольшие   температуры   и   скорости распространения фронта пламени. Завершается эта фаза  нарастанием  опасности увеличения  пожара,  так  как  пламя  в  это  время  достигает  максимальных размеров,  что  создает  возможность его распространения на близлежащие объекты и слияния пожаров в единый столб пламени.

    Вторая  фаза (сплошные пожары) характеризуется процессами устойчивого максимального горения вплоть до времени сгорания основной массы веществ и разрушения конструкций сооружения.

    Третья  фаза пожара (горение и тление в завалах) – это процессы выгорания материалов и обрушение конструкций. Скорость горения в этот период невелика, что обуславливает значительное снижение тепловой радиации. 

Задание 4.

Определим продолжительность светового импульса.

    Продолжительность (Т) СИ определяется по формуле Т = q  ( с)

     Где q – мощность боеприпаса, кт

    Отсюда  Т = 300    = 6,3(с) 

1.3.3. Расчет поражающего действия проникающей радиации

    При ядерном взрыве имеют место следующие  излучения: альфа- , бета- , гамма- , нейтронное и протонное. Гамма-излучения обладают большой проникающей и ионизирующей способностью (до 10 км) и создают (n*10) пар. Альфа - излучения обладают наименьшей проникающей способностью (до 12 см) и создают Физики называют альфа-лучи «богатырь с короткими руками». Бета - излучения обладают проникающей способностью до 10 м и создают(n*100) пар ионов в см³.

    Все виды радиоактивного излучения характеризуются  дозой. Различают дозы: поглощенную (Дп), экспозиционную (Дэ), эквивалентную (Дэкв), интегральную (Ди).

    Поглощенная доза в системе СИ измеряется в  Дж/кг и грэях (Гр), экспозиционная –  в Кл/кг, эквивалентная – в  зивертах (Зв) и бэрах (1 Зв = 100 бэр), интегральная – в Зв*кг.

    Экспозиционная  доза измеряется также внесистемной единицей измерения – в рентгенах (Р). 1 Гр = 114 Р.

    Эквивалентная доза зависит от коэффициента качества ионизирующего излучения (Кк):

    Дэкв = Дп *Кк   , Зв

    Для альфа-лучей Кк равен 20, бета-лучей  – 2, гамма-лучей – 1. Проникающая  радиация действует не более 25 секунд после взрыва.

    Экспозиционная  доза зависит от вида ядерного взрыва (ЯВ), его мощности и расстояния от взрыва, а также от коэффициента ослабления (коэффициента защиты) радиации, если человек находится в укрытии. Коэффициент ослабления на открытой местности равен 1, в салоне автомобиля он равен 2 и более в зависимости от материала корпуса автомобиля; в бомбоубежище он может достигать 1000.

Измерение дозы экспозиционной (Дэ) вне помещения  на территории объекта:

Имеем следующие  данные для расчёта:

q = 300 кт, расстояние от взрыва – 3 км. По таблице 7 расстояние 3 км находится в интервале от 3,1 км до 2,5 км. Необходимо определить, как изменяется доза эквивалентная на 0,3 км. Для этого сначала определим, чему равен этот интервал. Он равен 3,1 – 2,5 = 0,6 км, что составляет 0,1х6. Тогда получим изменение эквивалентной дозы Дэ на 0,1 км: (100 Р – 10 Р):6 = 15 Р. Если на расстоянии 3,1 км Дэ = 10 Р, то 3 км – это ближе от 3,1 км, значит, Дэ будет меньше в данном случае на 15 Р (1х15 Р), отсюда экспозиционная доза вне помещения на территории объекта Дэ = 10 Р + 15 Р = 25 Р .

Определим дозу поглощенную (Дп) вне помещения  на территории объекта:

Дп =, Гр

              Дп = 0,2    (Гр)

Определим эквивалентную дозу для гамма-лучей  вне помещения на территории объекта:

Дэкв = 25 * 20 = 500 (Зв)

Определим эквивалентную дозу для бета-лучей  вне помещения  на территории объекта:

Дэкв = 25 * 2 = 50 (Зв)

Определим эквивалентную дозу для альфа-лучей  вне помещения на территории объекта:

Дэкв = 25 * 1 = 25 (Зв)

Ди = 25 (Зв) * 70 кг = 1750 (Зв*кг)

70 кг –  масса моего тела

    Поглощенная доза – средняя энергия ионизирующего излучения, выделенная в единице массы вещества облученного объема. Она зависит от ряда интенсивности излучения, энергетического  и качественного его состава, времени облучения, а также от состава вещества.

    Эквивалентная доза используется для оценки радиационной опасности при хроническом облучении в малых дозах.

    Для дозиметрической характеристики поля фотонного ионизирующего излучения служит экспозиционная доза. Она является мерой ионизирующей способности фотонного излучения в воздухе.

    Интегральная  доза облучения соответствовала потоку быстрых нейтронов

    1014 нейтрон/см² и 108 эрг/г по у-излучению. 
 

1.3.4. Расчёт зон заражения  и доз облучения  на следе радиоактивного облака.

Задание 1.

    В зависимости  от степени заражения на следе  радиоактивного облака выделают следующие зоны радиоактивного загрязнения/заражения  (ЗРЗ): умеренного (А), сильного (Б), опасного (В), чрезвычайно опасного (Г), см. рис. 3  

                     Север

                                                           Вывоз людей (На Север или Юг)

Запад                            Восток 

                        Юг                      V_ветра=50 км/ч 
 
 
 

Аз.270°

                                                                                                              

                                                                       3 км

                                                            

Размеры ЗРЗ по направлению  ветра    

 - зона чрезвычайно опасного радиоактивного заражения (800Р/Ч)

- зона опасного  радиоактивного заражения (240Р/Ч)

- зона сильного  радиоактивного заражения(80Р/Ч)                       --- объект взрыва (Л)

- зона умеренного  радиоактивного заражения(8Р/Ч)

        ------  Место взрыва

Рис.3 «Зоны загрязнения местности радиоактивными веществами от наземного ядерного взрыва мощностью боеприпаса 300 кт»

    Задание 2

    Со  временем вследствие распада радиоактивных  веществ (изотопов) на следе радиоактивного облака наблюдается спад уровня радиации. Чтобы определить уровень радиации в любой час (t) после взрыва (Pt), используется коэффициент для пересчёта (Кt = Р₁ / Pt), где Р₁– уровень радиации на один час после взрыва), который равен 6.

    Уровень радиации на  6 часов после взрыва определяется из приведенного уравнения:

Р_t = Р₁/ К_t

Рt = 19900/6 = 3316 (Р/ч)

    Для определения дозы радиации (Д), полученной за время пребывания в ЗРЗ, используется формула:

Д= , Р

Где Т –  время пребывания в ЗРЗ, ч;

Р_ср – средний уровень радиации, Р/ч;

К_осл–коэффициент защиты укрытия(ослабления радиации);(К_осл=5)

Р_ср = (Р_н + Р_к)/2, Р/ч,

Где Р_н и Р_к – соответственно уровень радиации в начале и в конце пребывания в ЗРЗ, Р/ч. Уровень радиации в конце пребывания в ЗРЗ принимается как Р_t = Р₂, а уровень радиации в начале определяется как Р₀ ≈ Р₁.

Р_ср = (19900+3316)/2 = 11608 (Р\ч)

Д_пр = (11608 * 6)/5 = 13929,6 (Р)

    Теперь  можно узнать, какую суммарную  дозу получит работник объекта:

Д = Д_пр + Д_э

Д = 13929,6 + 25 = 13954,6 (Р)

    Получив такую дозу, работник получит крайне тяжёлую степень лучевой болезни, что говорит о том, что работник умрет на месте. Лучевая болезнь четвертой степени возникает при однократной дозе свыше 600 Р (0,156 Кл/кг). Болезнь сопровождается затемнением сознания, лихорадкой, резким нарушением водно-солевого обмена и заканчивается смертельным исходом через 5—10 суток. Но в данном случае этих болезненных сопровождений не будет, человек сразу сканчается.