Оцінка стійкості роботи об’єкта господарської діяльності (ОГД) в умовах радіоактивного забруднення

 

5. Радиоактивное заражение

Радиоактивное заражение возникает  в результате выпадения радиоактивных  веществ из облака ядерного взрыва. Основные источники радиоактивности: продукты деления веществ (многочисленные радиоактивные изотопы), составляющих ядерное горючее; наведенная активность, возникающая в результате воздействия  потока нейтронов ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний  и др.); некоторая часть ядерного горючего, которая не участвует в  реакции деления и попадает в  виде мельчайших частиц в продукты взрыва.

Излучение радиоактивных веществ  состоит из альфа-, бета- и гамма-лучей. Наибольшей проникающей способностью обладают гамма-лучи.

Особая опасность радиоактивного заражения определяется его особенностями: большая площадь поражения - тысячи и десятки тысяч квадратных километров; длительность сохранения поражающего  действия - дни, недели, а иногда и  месяцы.

Зоны радиоактивного заражения  образуются в районе ядерного взрыва и на следе радиоактивного облака. Наибольшая зараженность местности  наблюдается при наземных взрывах. При наземном взрыве огненный шар  касается земли, значительная часть  грунта испаряется и захватывается  огненным шаром. Радиоактивные вещества оседают на расплавленных частицах грунта, в результате чего образуется мощное радиоактивное облако. В течение 7-10 мин облако поднимается, достигает  своей максимальной высоты и под  действием воздушных потоков  перемешается, а радиоактивные частицы  выпадают (осаждаются) из него на землю  в течение 10-20 ч. Таким образом, происходит радиоактивное заражение местности.

При воздушном и высотном взрывах  огненный шар не касается поверхности  земли. При этом почти вся масса  радиоактивных продуктов в виде очень мелких частиц уходит в стратосферу  и только небольшая часть остается в тропосфере, а из нее они выпадают в течение 1-2 месяцев. Из стратосферы  они выпадают на землю в течение 5-7 лет. За это время частицы уносятся на большие расстояния и распределяются на огромных площадях. Считается, что  они опасного заражения не образуют.

Форма следа радиоактивного облака (рис. 1) зависит от направления и  скорости ветра. На равнинной местности  при неменяющемся по направлению  и скорости ветре радиоактивный  след имеет форму вытянутого эллипса. Степень радиоактивного заражения  местности характеризуется уровнем  радиации на определенное время после  взрыва и экспозиционной дозой радиации, полученной за время от начала заражения  до времени полного распада радиоактивных  веществ. Уровнем радиации называется мощность экспозиционной дозы (Р/ч) на высоте 0,7-1 м над зараженной поверхностью.

 

Рис. 1

 

Естественные процессы непрерывного распада радиоактивных продуктов  приводят к снижению уровня радиации с течением времени по уравнению:

Рt = Р1t -1,2

где Рt - уровень радиации в любое  заданное время Е после взрыва, Р/ч,

       P1 - уровень радиации  через 1 час после взрыва, Р/ч.

       t - время, прошедшее  после взрыва, ч.

Особенно быстро падает уровень  радиации в первые часы после взрыва.

В зависимости от степени радиоактивного заражения и возможных последствий  внешнего облучения в районе ядерного взрыва и в следе радиоактивного облака выделяют зоны (А, Б, В и Г) умеренного, сильного, опасного и чрезвычайно  опасного заражения. При оценках  радиационной обстановки границы зон  принято характеризовать уровнем  радиации на 1 и на 10 ч после взрыва.

А. ЗОНА УМЕРЕННОГО ЗАРАЖЕНИЯ: экспозиционная доза излучения за время полного  распада колеблется от 40 до 400 Р. Уровень  радиации на внешней границе зоны через 1 ч после взрыва - 8 Р/ч, через 10 ч - 0,5 Р/ч. В этой зоне работы на объектах обычно не прекращаются

Б. ЗОНА СИЛЬНОГО ЗАРАЖЕНИЯ: экспозиционная доза за время полного распада  от 400 до 1200 Р. Уровень радиации на внешней  границе через 1 ч - 80 Р/ч, через 10 ч - 5 Р/ч. Работы на объектах прекращаются сроком до 1 суток, люди укрываются в защитных сооружениях ГО или в подвалах.

В. ЗОНА ОПАСНОГО ЗАРАЖЕНИЯ: экспозиционная доза на   внешней границе до полного распада -1200 Р, на внутренней границе - 4000 Р. Уровень радиации на внешней границе через 1 ч — 240 Р/ч, через 10 ч — 15 Р/ч. Работы в зоне прекращаются на срок от I до 4 сут. Люди укрываются в защитных сооружениях  ГО.

Г. ЗОНА ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНОГО ЗАРАЖЕНИЯ: экспозиционная доза на внешней границе  за время до полного распада - 4000 Р, уровень радиации через 1 ч - 800 Р/ч, через 10 ч - 50 Р/ч. Работы в зоне прекращаются на 4 и более суток. Люди укрываются в убежищах.

В условиях сильного заражения спад радиоактивного излучения до безопасного  для людей уровня радиации может  продолжаться длительное время. Чтобы  обеспечить условия для производственной работы, требуется произвести дезактивацию территории предприятия или ее важнейших  участков, сооружений, станков, агрегатов  и другого оборудования. Дезактивация достигается удалением радиоактивных  веществ с зараженных поверхностей путем смывания или сметания.

 

6. Оценка радиационной  обстановки на объекте народного  хозяйства (ОНХ)

 

6.1. Исходная обстановка, которая  сложилась на ОНХ послеаварии  на АЭС

Машиностроительный завод удален от АЭС на 100 км, филиал этого завода удален от завода на 20 км(£)

На АЭС произошла авария в 8.00(t_авар.) и уровень радиации на заводе через один час составил 8 р/ч (Р₁).

Команда обеззараживания (в последующем  – команда) по приказу начальника ГО завода выехала на завод в 10.00 (t_н.дв.). Скорость движения пассажирских вагонов 20 км/ч(V_дв.), средний уровень радиации на маршруте движения команды к заводу 5 р/ч(Р_ср.), а в момент прибытия команды на завод 6 р/ч(Р_t).

Личный состав команды в количестве 100 человек (N_∑) на предыдущих работах  пять недель тому назад (t_пред.) получил дозу облучения 5 р (Д_пред.).

Начальником ГО завода установлено:

- доза облучения за время  работы не более 10 р (Д_уст.);

- доза облучения суммарная не  более 20 р (Д_∑).

 

6.2. Задача 1: «Определение дозы облучения  за время движения команды  на завод (Д_дв.)»

1) Определяем продолжительность  движения команд обеззараживания  от филиала до завода (Т_дв.) по формуле (1):

Т_дв. = £/V_дв.    [час]     (1)

где £ - протяженность маршрута между филиалом и заводом, км;

V_дв. – скорость движения транспорта перевозящего команду от филиала до завода, км/ч.

Подставляем исходные значения в формулу (1):

 

Т_дв. =20км/20км/ч=1 [час]

 

2) Определяем дозу облучения,  которую получит личный состав  команды за время движения  от филиала на завод (Д_дв.) по формуле (2):

Д_дв. = (Р_ср.* Т_дв.)/К_осл.  [p]      (2)

 

где Р_ср. - средний уровень радиации на маршруте движения команды от филиала до завода, р/ч ( см. исходную обстановку);

К_осл. - коэффициент ослабления радиации транспортом, перевозящим команду от филиала до завода ( безразмерная величина см. приложения табл. 1.3 методических указаний).

Подставляем значения в формулу (2):

Д_дв. = (1*5)/3 = 1,6 [p]

3) Вывод: При движении от филиала до завода личный состав команды оббезараживания получит дозу облучения Д_дв. = 1,6 р ; не превышающую норму безопастности.

 

6.2. Задача 2: «Определение допустимой продолжительности работы команды на заводе (Т_р.)»

Последовательность решения задачи

Допустимая продолжительность работы производится с помощью графика 1 или табл. 1.2 (см. приложения методических указаний), для работы с которыми необходимо определить:

1) Время входа команды на заводе (т.е. время начала облучения, ∆T_n) по формуле  (3):

∆T_n = t_н.дв. + Т_дв. – t_авар.    [час]     (3)

где t_н.дв. – астрономическое время начала движения команды на завод ( см. исходные данные);

Т_дв. – дискретное время движения команды по маршруту на завод ( см. задачу 1);

t_авар. – астрономическое время аварии на АЭС, ( см. исходные данные ).

Подставляем значения в формулу (3):

∆T_n = 10.00 + 1 – 8.00 = 3 [час].

2) Относительную безразмерную величину α по формуле (4):

α = Р_t / (К_t * Д_уст. * К_осл.)   [в.р.]    (4)

где где Р_t – уровень радиации в момент входа команды на завод ( см. исходные данные);

Д_уст. – доза облучения установленния начальником ГО завода ( см. исходную обстановку );

К_осл. – коэффициент ослабления;

К_t – коэффициент пересчета уровня радиации в момент входа команды на завод на уровень радиации на один час после аварии ;

Подставляем значения в формулу (4):

α = 6 / 0,645*10*3 = 0,31

3) Определяем допустимую продолжительности работы команды на заводе (Т_р.) по α и Т в таблице 1.2. (см. приложения методических указаний) и получаем, что Т_р. = 6 [час]

4) Определяем допустимую продолжительности работы команды на заводе (Т_р.) по α и Т в графике 1.1. (см. приложения методических указаний) и получаем, что Т_р. = 6 [час]

5) Вывод: в результате расчетов была определена допустимая продолжительность пребывания личного состава команды обеззараживания на заводе и составила Т_р. = 6 [час]

6.3. Задача 3: «Определение дозы облучения, которую может получить личный состав команды обеззараживания за время работ на заводе (Д_р.)»

Последовательность решения задачи:

Дозу облучения определяют по формуле (6):

Д_р. = 1,7*(Р_к.р. * Т_к.р. – Р_н.р. * Т_н.р.)/К_осл.   [p]  (6)

где Р_н.р. (Р_к.р) – уровень радиации на территории завода вначале ( вконце) работы команды обеззараживания, р/ч.;

Т_н.р. (Т_к.р.) – дискретное время начала ( конца ) работ на территории завода;

К_осл. – коэффициент ослабления;

 

1) Начала работы (Т_н.р.). по обеззараживанию территории и помещений завода определяется по формуле ( 7 ):

 

Т_н.р. = t_н.дв. + Т_дв. – t_авар.    [час, мин]     (7)

 

где t_н.дв. – астрономическое время начала движения команды на завод ( см. исходные данные);

Т_дв. – дискретное время движения команды по маршруту на завод ( см. задачу 1);

t_авар. – астрономическое время аварии на АЭС, ( см. исходные данные ).

 

Подставляем значения в формулу (7):

 

Т_н.р. = 10.00 + 1 – 8.00 = 3 [час].

 

2) Время (Т_к.р.) окончания роботы по оббезараживанию территории и помещений завода определяют по формуле (8):

Т_к.р. = Т_н.р. + Т_р.    [час, мин]     (8)

 

где Т_н.р. – дискретное время начала работ ( см. формулу 7 );

Т_р. – дискретное время продолжительности работ ( см. задачу 2).

 

Подставляем значения в формулу (8):

 

Т_к.р. = 3 + 6 = 9 [час]

 

3) Уровень радиации как вначале работ так и в конце работ определяют по одной и той же формуле (9) с применением таблицы 1.1 (методических указаний):

Р_t = Р₁ + K_t     [р/ч]       (9)

где Р_t - уровень радиации на начало ( или конец) работ, р/ч;

Р₁ - уровень радиации на 1 час после аварии , р/ч _: ( см. исходные данные);

К_t - коэффициент пересчета уровня радиации с одного час после аварии на уровень радиации на начало ( или конец ) работ , б.р. ( см. табл. 1.1 методических указаний);

t - дискретное время начала ( или конца ) работ на заводе , час (см. формула 7 или 8 )

Подставляем значения в формулу (9):

уровень радиации на начало работ (при К_t = 0,645 по табл. 1.1. методических указаний):

Р_н.р. = 8*0,645 = 5,16 [р/ч]

 

уровень радиации на конец работ (при К_t = 0,417 по табл. 1.1. методических указаний):

Р_к.р. = 8*0,417 = 3,336 [р/ч]

 

4) Определим дозу облучения подставив значения в формулу (6):

 

Д_р. = 1,7*(3,336 * 9  – 5,16 * 3)/3 = 0,98 [p]

 

5) Сравним Д_р. С дозой установленной Д_уст. Начальником ГО завода:

 

0,98 [p]< 10 [p]

 

6) Выводы: за время работ команда  оббезараживания получит дозу  облучения 0,98 р, не превышающую нормы безопасного проведения работ на радиоактивной зараженной территории.

 

6.4. Задача 4: «Определение возможных радиационных потер на заводе (Ν_чел.) при аварии на АЭС»

1) Определяем остаточную долю (К)  от полученной дозы облучения  (Д_пред. = 5 [p]) за время, прошедшее после предыдущего облучения (t_пред. = 5 недель), смотрим в табл. 1.4. методических указаний:

К = 0,425;

2) Определяем величину остаточной дозы (Д_ост.) по формуле (10):

 

Д_ост. = К * Д_пред.    [р]       (10)

 

Подставим значения в формулу (10) и  получим значение остаточной дозы (Д_ост.):

 

Д_ост. = 0,425 * 5 = 2,125 [р]