Практическое занятие № 7 радиационные аварии

Радиационная авария – потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Степень радиационной опасности для населения в случае аварии на радиационно опасном объекте (РОО) определяется многими факторами. Важнейшими из этих факторов являются количественный и радионуклидный состав выброшенных во внешнюю среду РВ, расстоянием от источника аварийного выброса до населенных пунктов, характером их застройки и плотностью населения, природными климатическими условиями, характером природопользования, водоснабжения и питания населения.

Важное место в анализе источников радиационный опасности занимает правильное определение видов возможных аварий, в расчете на которые необходимо планировать те или иные защитные мероприятия.

В первую очередь, аварии на РОО можно подразделить на

проектные, то есть такие, которые могут быть предотвращены существующими (заложенными в проекте) системами безопасности;

проектные с максимально возможными последствиями (так называемые максимальные проектные аварии);

запроектные, то есть такие, которые не могут быть локализованы системами внутренней безопасности объекта.

Последствия первых двух не приводят к выходу радиоактивных веществ(РВ) за пределы санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и облучению населения сверх допустимых установленных норм, третьих же, напротив, требуют введения в той или иной степени мер по радиационной защите населения.

Запроектная авария – это авария, в результате которой происходит выброс продуктов деления из активной зоны (АЗ) реактора, разрушение технологических барьеров на пути распространения радиоактивных веществ.

К классификациям аварий на РОО объектах существует несколько подходов. Это обусловлено тем, что подобные аварии отличаются большим разнообразием присущих им признаков, а также разнообразием объектов, на которых они могут происходить.

Так, в соответствии с Руководством по организации контроля состояния природный среды аварии, в частности, на атомной станции (АС) подразделяются на 4 категории.

1-я категория. Локальная авария: нарушение в работе АС, при котором произошел выход радиоактивных веществ (РВ) или ионизирующих излучений (ИИ) за предусмотренные границы технологического оборудования, зданий, сооружений. При этом количество выброшенного РВ превышает установленные значения, но зона загрязнения не выходит за пределы промышленной площадки.

2-я категория. Местная авария, при которой происходит выход радиоактивных продуктов за пределы промплощадки, но область радиационного загрязнения находится в пределах СЗЗ. При местной аварии возможно облучение персонала в дозах, превышающие допустимые. Концентрации РВ в воздухе и степень радиоактивного загрязнения поверхностей в помещениях и территории также выше допустимых.

3-я категория. Средняя авария – характеризуется тем, что область радиоактивного загрязнения выходит за пределы СЗЗ, но локализуется в близлежащих районах, вызывая незначительное переоблучение проживающего вблизи АС (в 30-км зоне) населения.

4-я категория. Крупная авария – при которой область радиоактивного загрязнения выходит за пределы 100-км зоны и охватывает территории нескольких административных единиц с общим населением более 1 млн. человек при средней дозе облучения более 3 сЗв (3 бэр).

С целью типизации радиационных аварий в МАГАТЭ на основе опыта Франции, Японии и некоторых других стран разработана шкала оценки событий на АЭС, с помощью которой вводится дифференцированное восприятие происшествий и аварий на АЭС. Шкала предусматривает 7 уровней и условно разделена на 2 части. Нижняя часть шкалы включает 3 уровня (1-3) и относится к происшествиям (инцидентам), верхняя часть – 4 уровня, соответствует авариям. Условной граница раздела шкалы является максимальная проектная авария (4 уровень).

С 1990 г. шкала МАГАТЭ адаптируется к условиям эксплуатации АЭС в нашей стране.

Градация аварий по международной шкале производится по следующим уровням.

При прогнозе радиационной обстановки, планировании и осуществлении мер по радиационной защите населения хронологию развития чрезвычайной ситуации принято условно разделять на 3 фазы:

Ранняя фаза — продолжающаяся от начала аварии до прекращения выброса РВ в атмосферу. На этой фазе в основном завершается первичное формирование радиоактивного следа на местности.

Продолжительность этой фазы в зависимости от характера и масштаба аварии может длиться от нескольких часов до нескольких суток (по опыту Чернобыля — до 10 суток).

Эта фаза характеризуется наиболее интенсивным радиационным воздействием на население. При этом доза внешнего облучения формируется за счет излучения РВ, содержащихся в облаке выброса и на загрязненной местности. Внутреннее облучение обусловлено ингаляционным поступлением в организм радиоактивных продуктов из облака через органы дыхания.

Средняя фаза аварии характеризуется наличием системы строгих ограничений жизнедеятельности населения в зонах радиоактивного загрязнения и системы контроля радиационной обстановки и длится до принятия всех мер по защите населения.

Продолжительность этой фазы может составить в зависимости от характера и масштабов аварии от нескольких десятков дней до 1 года.

Основными факторами радиационного воздействия на население на этой фазе будут:

внешнее гамма-облучение от радиоактивного загрязнения местности;

внутреннее облучение за счет перорального (перэнтерального) поступления РН при употреблении загрязненных продуктов питания и питьевой воды и вдыхания радиоактивных аэрозолей, образующихся в результате процессов естественного и техногенного пылеобразования.

Поздняя фаза аварии длится до снятия всех ограничений и характеризуется восстановлением природопользования и обычной системы контроля радиационной обстановки, характерной для аварийно незагрязненных территорий.

Из хронологии развития ЧС радиационного характера и факторов радиационного воздействия очевидно, что введение мер радиационной защиты является наиболее эффективным на ранней фазе аварии.

Защита населения на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, осуществляется путем вмешательства (выполнения мероприятий РЗ) на основе принципов нормирования радиационной безопасности при радиационной аварии. При любых восстановительных действиях вмешательство должно обеспечить непревышение уровня пороговых нестохастических эффектов.

В зависимости от складывающейся радиационной обстановки защита населения обеспечивается выполнением следующих основных мероприятий

1) Ограничение пребывания населения на открытой местности путем временного укрытия в зданиях с герметизацией жилых и служебных помещений.

2) Профилактика переоблучения щитовидной железы путем применения препаратов стабильного йода.

3) Защита органов дыхания подручными средствами или средствами индивидуальной защиты органов дыхания.

4) Эвакуация населения.

Другими мерами радиационной защиты при ЧС радиационного характера в той или иной мере характерными для различных фаз аварии могут быть:

5) Прекращение употребления загрязненных продуктов питания и питьевой воды, завоз чистых продуктов питания и кормов для с/х животных.

6) Ограничение доступа населения на загрязненные участки местности.

7) Проведение отселения населения из районов где невозможно нормальное природопользование, ведение агропромышленного производства и содержание приусадебных участков.

Проведение дезактивационных и других работ по ликвидации последствий аварии.

Числовые значения критериев вмешательства для территорий, загрязненных в результате радиационных аварий, и вмешательства при обнаружении локальных радиоактивных загрязнений («последствий прежней деятельности») различаются. Различаются числовые значения и при принятии решений для разных фаз аварии.

На разных стадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территорий, которое основывается в свою очередь на величине годовой эффективной дозы, которая может быть получена жителями в отсутствии мер радиационной защиты. Под годовой дозой здесь понимается эффективная доза, средняя у жителей населенного пункта за текущий год, обусловленная искусственными радионуклидами, поступившими в окружающую среду в результате радиационной аварии.

На территории, где годовая эффективная доза не превышает 1 мЗв, производится обычный контроль радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды и сельскохозяйственной продукции, по результатам которого оценивается доза облучения населения. Проживание и хозяйственная деятельность населения на этой территории по радиационному фактору не ограничивается. Эта территория не относится к зонам радиоактивного загрязнения. При величине годовой дозы более 1 мЗв загрязненные территории по характеру необходимого контроля обстановки и защитных мероприятий подразделяются на 4 зоны.

Территория, ограниченная изолинией эффективной годовой дозы облучения от техногенных радионуклидов 1 мЗв/год, называется зоной радиоактивного загрязнения.

Территория, ограниченная изолинией эффективной годовой дозы 5 мЗв/год, называется зоной радиационной аварии.

Прогнозирование радиационной обстановки

Радиационная обстановка может возникнуть при аварии на радиационно опасном объекте, а также при ядерном взрыве. Под оценкой радиационной обстановки понимают масштабы и степень радиационного заражения (загрязнения) местности, оказывающее влияние на жизнедеятельность населения и работу хозяйственных объектов.

Радиационная обстановка характеризуется двумя основными параметрами:

- размер зоны поражения;

- уровень радиации.

Выявить радиационную обстановку – значит определить и нанести на рабочую карту (схему или план) зоны радиационного заражения и уровни радиации. Выявление радиационной обстановки может проводиться двумя способами:

- путем прогнозирования (предсказания);

- по данным радиационной разведки.

Целью прогнозирования радиационного заражения (загрязнения) местности является установление с определенной степенью достоверности местоположения и размеров зон радиоактивного заражения (загрязнения).

Исходные данные для оценки радиационной обстановки добываются подразделениями разведки, т.е.: постами радиационного и химического наблюдения, а также из информации, поступающей от соседних и вышестоящих штабов гражданской обороны.

В случае аварии на атомной электростанции исходными данными для оценки обстановки будут являться: тип и мощность реактора, время аврии, реальные измерения мощности доз облучения, метеоусловия.

При ядерном взрыве исходными данными являются: вид, мощность и время взрыва, координаты взрыва, реальные измерения доз облучения, метеоусловия.

После выявления обстановки производится ее оценка. Под оценкой обстановки понимают решение задач по различным действиям невоенизированных формирований гражданской обороны, производственной деятельности хозяйственных объектов и населения в условиях радиационного заражения(загрязнения). Такими задачами могут быть:

- определение возможных доз облучения при действиях в зонах заражения;

- определение допустимого времени начала работ в зоне (начала входа в зону) заражения по заданной (допустимой или установленной) дозе облучения;

- определение допустимой продолжительности пребывания в зоне заражения по заданной дозе облучения;

- определение потребного количества смен для выполнения работ в оне заражения;

- и т.д.

Определение возможных доз облучения за время пребывания в зоне заражения позволяет оценить степень опасности поражения людей и наметить пути целесообразных действий. С этой цель. Рассчитанное значение дозы облучения сравнивают с допустимой дозой. Если окажется, что люди получат дозу, превышающую допустимую, то необходимо сократить время пребывания в зоне или начать работу позже. Допустимую дозу облучения для личного состава невоенизированного формирования (Д_доп) устанавливает начальник гражданской обороны хозяйственного объекта, т.е. руководитель предприятия.

Допустимая доза по нормам особого периода не должна превышать: при однократном облучении (в течение четырех суток) не более 50 Р; при многократном: в течение месяца – 100 Р, квартала – 200 Р, года – 300 Р.

Для определения экспозиционной дозы облучения в результате аварии на радиационно-опасном объекте необходимы данные об уровне загрязнения местности спустя некоторое время после аварии (Р_изм). Затем значение уровня загрязнения местности необходимо выразить через мощность экспозиционной дозы, при условии, что 1 Ки/км² эквивалентен 15 мкР/ч. Рассчитывая величину экспозиционной дозы от внешнего облучения, следует иметь в виду, что 1 мкР/ч создает дозу облучения, равную 0,05 мЗв/год.

Экспозиционную дозу облучения (Х) можно рассчитать из выражения:

Где - средний уровень радиации за время t пребывания человека в зоне заражения;

- продолжительность работы, ч;

- коэффициент ослабления радиации, определяемый по приложению 2.

Определение допустимой продолжительности пребывания в зоне заражения по установленной дозе облучения позволяет оценить целесообразные действия людей на зараженной местности. Для оценки необходимо иметь следующие исходные данные:

а) Р₁ – уровень радиации через 1 час после ядерного взрыва, определяемый из выражения:

Где - измеренный уровень радиации на некоторое время, Р/ч;

- коэффициент пересчета уровня радиации на некоторое время t, прошедшее после взрыва (приложение 3);

б) t_н – время начала пребывания в зоне заражения, ч;

в) Д_доп – допустимая (установленная, заданная) доза облучения, Р.

Вначале рассчитывают относительную величину «а» (ее значение необходимо для вхождения в график из выражения:

Зная значение «а» и время t_н, по графику (приложение 4) определяют допустимую продолжительность пребывания людей t_р на зараженной местности.

Определение потребного количества смен для выполнения работ в условиях заражения местности позволяет исключить переоблучение при выполнении заданного объема работ. Для правильного распределения сил и средств по сменам возникает необходимость расчета требуемого количества смен. Требуемое количество смен N определяется делением суммарной дозы облучения Х, которая может быть получена за время работ, на допустимую дозу облучения (Д_доп) для каждой смены:

Суммарная доза облучения Х рассчитывается по формуле:

Где - уровень радиации (Р/ч) в начале пребывания в зоне заражения на время . этот уровень радиации определяется из выражения:

Где - коэффициент пересчета на время (приложение 4);

- уровень радиации в конце пребывания в зоне заражения на время , определяемое из соотношения:

Где - продолжительность работы, ч.

Затем рассчитывают относительную величину «а» и, пользуясь графиком (приложение 3), определяют начало и продолжительность работы каждой смены.