Глава 5. Техногенные опасности

5.1. Техносфера и ее опасности

5.1.1. Определение и структура техносферы

Биосфера – область существования и функционирования живой материи. В

биосфере можно выделить три элемента: люди, природа, техносфера.

Техносфера – это часть биосферы, коренным образом преобразованная че-

ловеком в инженерно-технические сооружения: города, заводы и фабрики, ка-

рьеры и шахты, дороги, плотины, водохранилища и т.п.

В структуру техносферы входят следующие потенциально опасные объ-

екты:

1. Ядерно-опасные и радиационно опасные объекты (атомные электростан-

ции, исследовательские реакторы, предприятия топливного цикла, хранилища

временного и долговременного хранения ядерного топлива и РАО).

2. Химически и биологически опасные объекты

3. Объекты, содержащие взрывчатые вещества с энергией возможного взры-

ва, эквивалентной 4,5 тонн тринитротолуола.

4. Объекты добычи, переработки, хранения и транспортировки нефти и газа;

5. Гидротехнические сооружения 1 и 2 классов.

6. Тепловые электростанции мощностью свыше 600 МВт.

7. Морские порты, аэропорты с длиной основной взлетно-посадочной поло-

сы 1800м и более, мосты и тоннели длинной более 500м, метрополитены.

8. Предприятия по подземной и открытой (глубина разработки свыше 150м)

добыче и переработке (обогащению) твердых полезных ископаемых.

Техносфера порождает опасности техногенного и природно-техногенного

характера.

Под техногенными опасностями будем понимать опасности, возникающие

в ходе функционирования потенциально опасных объектов.

Под природно-техногенными опасностями понимают опасные природные

процессы, возникшие под воздействием техносферы

К техногенным опасностям отнесем:

1. Взрывные и пожарные опасности.

2. Радиационные опасности.

3. Химические опасности.

4. Гидротехнические опасности.

5. Транспортные опасности.

6. Опасности, связанные с коммунальным хозяйством. (Каждая вторая ава-

рия в РФ происходит на сетях теплоснабжения, а каждая пятая – на сетях водо-

снабжения и канализации).158

5.1.2. Причины аварий и катастроф

К причинам аварий и катастроф в России (табл. 5.1) относятся:

1. Неизбежное увеличение объема производства, увеличение объема пере-

возок и хранения взрывоопасных, пожароопасных, токсичных химических и

радиоактивных веществ (увеличение объема производства).

2. Введением в производство новых технологий, требующих высокой кон-

центрации энергии, опасных для жизни человека веществ и оказывающих ощу-

тимое воз действие на компоненты ОПС (введение технологий с высокой кон-

центрацией энергии).

3. Высокая концентрация населения вблизи ПОО экономики, связанной с

общей урбанизацией образа жизни. Так в РФ численность городского населе-

ния составляет 75% численности страны, при этом только 15% горожан прожи-

вают на территории с уровнем загрязнения атмосферы, отвечающим гигиениче-

ским нормам (высокая концентрация населения вблизи ПОО).

Факторы повышения техногенной опасности в России

К факторам повышения техногенной опасности в России относятся:

1. Стремление иностранных фирм и государств к инвестированию, в

первую очередь, создания и развития вредных производств на территории РФ

(иностранные инвестирования вредных производств).

2. Высокий прогрессирующий уровень износа основных производственных

фондов (старение основных фондов).

3. Снижение производственной и технологической дисциплины, а также

квалификации технического персонала (снижение дисциплины и квалифика-

ции).

4. Накопление отходов производства, представляющих угрозу окружаю-

щей среде. В РФ ежегодно образуется около 75 млн. т отходов, из них утилизи-

руются лишь 50 млн. т (накопление отходов производства).

5. Возрастание вероятности терроризма на объектах техносферы (терро-

ризм)

Таблица 5.1.

Причины аварий и катастроф

Причины аварий и катастроф Факторы повышения техногенной опас-

ности в России

1. Увеличение объема произ-

водства, перевозок и хранения

опасных веществ.

2. Введение в производство но-

вых технологий.

3. Высокая концентрация насе-

ления вблизи опасных объектов

1. Ввоз в Россию вредных производств.

2. Старение основных фондов.

3. Снижение дисциплины и квалификации

персонала.

4. Накопление отходов производства.

5. Возрастание вероятности терроризма на

объектах техносферы159

5.1.3. Антропогенные опасности как вероятность ошибочной деятельно-

сти человека-оператора технических систем и населения

Основными причинами возникновения техногенных опасностей являют-

ся:

- нерациональное размещение потенциально опасных объектов производ-

ственного назначения, хозяйственной и социальной инфраструктуры;

- технологическая отсталость производства, низкие темпы внедрения ре-

сурсоэнергосберегающих и других технически совершенных и безопасных тех-

нологий;

- износ средств производства, достигающий в ряде случаев предаварий-

ного уровня;

- увеличение объемов транспортировки, хранения, использования опас-

ных или вредных веществ и материалов;

- снижение профессионального уровня работников, культуры труда, уход

квалифицированных специалистов из производства, проектно-конструкторской

службы, прикладной науки;

- низкая ответственность должностных лиц, снижение уровня производ-

ственной и технологической дисциплины;

- недостаточность контроля за состоянием потенциально опасных объек-

тов; ненадежность системы контроля за опасными или вредными факторами;

- снижение уровня техники безопасности на производстве, транспорте, в

энергетике, сельском хозяйстве;

Объективными причинами постановки проблемы надежности и ее изуче-

ния в системах «человек — техника» являются:

- непрерывный рост сложности технических средств;

- повышение ответственности в выполнении функций, выполняемых тех-

ническими средствами и их отдельными элементами;

- расширение диапазона и одновременное усложнение условий эксплуа-

тации технических средств.

Под надежностью человека в инженерной психологии подразумевается

его способность выполнять требуемые функции с заданной точностью, в преде-

лах заданного интервала времени в конкретных условиях деятельности.

При оценке надежности человека в системах «человек - техника» учиты-

вается безошибочность действий человека и восстанавливаемость его работо-

способности. Нередко надежность человека оценивается по аналогии с надеж-

ностью технических устройств. Однако эта аналогия весьма условна, ибо

надежность человека является сложной нелинейной функцией его профессио-

нальной пригодности, обученности, тренированности, стрессовой устойчиво-

сти, психофизиологического состояния и морально-психологических качеств.

Видимо, в общем виде критерий надежности человека-оператора должен

представлять собой определенную вероятностную динамическую систему, со-

стоящую из цепи частных критериев. Причем при оценке надежности необхо-

димы расчленения деятельности того или иного оператора на определенные 160

действия и операции с их весовой или бальной оценкой, а также учет режима и

условий работы.

Надежность деятельности человека-оператора связана с категорией эф-

фективности деятельности, влияя на ее результирующие показатели. Однако в

большей степени она отражает процессуальную характеристику качества дея-

тельности и при определенных условиях снижения надежности трудового про-

цесса может существенно не отражаться на ее конечных результатах.

Основными интегральными показателями, характеризующими результи-

рующие и процессуальные проявления деятельности человека-оператора, яв-

ляются эффективность и качество деятельности.

Если показатель эффективности трудовой деятельности отражает в ос-

новном уровень результативных достижений (производительность, скорость,

полноту и т.п.), то показатель качества характеризует как конечный продукт

труда (его потребительские или технологические свойства), так и процесс труда

(совершенствование способов выполнения трудовых функций).

В наиболее общем виде надежность определяют как вероятность успеш-

ного выполнения задания.

В технике под надежностью понимают свойства объекта сохранять в

установленных пределах значение всех параметров, характеризующих требуе-

мые функции в заданных режимах и условиях. Понятие надежности техниче-

ских средств входит в категорию «качества», также как определение надежно-

сти человека-оператора в понятие «совокупное профессиональное качество».

Надежность — совокупное профессиональное качество, являющееся

свойствами системы (или ее составных частей), которые определяются через

категорию состояний, а состояние оценивается по тому, насколько в данный

момент времени человек-оператор или система управления соответствуют

предъявляемым к ним требованиям.

Требования могут быть постоянными или изменяющимися во времени в

зависимости от некоторых определяющих условий.

Включение человека в работу систем управления в качестве его регули-

рующего фактора определяет зависимость эффективности и качества функцио-

нирования системы от своевременности, точности и безошибочности выполне-

ния человеком-оператором возложенных на него функций в заданных условиях

деятельности.

Изучение и оценка надежности деятельности человека в системах кон-

троля и управления транспортными, технологическими и другими объектами и

процессами привели к ряду определений надежности деятельности человека

применительно к его операторским функциям.

В этом контексте надежность чаще всего рассматривается как:

- свойство человека, характеризующее его способность безотказно вы-

полнять деятельность в течение определенного времени при заданных услови-

ях;

- способность сохранять требуемое качество в установленных условиях в

течение заданного времени и др.161

В этих определениях основное внимание обращается на проявление

надежности в основном в качественном выполнении задания, на отклонение

показателей деятельности от требуемых значений.

Иногда понятие «надежность» человека-оператора определяется мерой

ошибочных действий или через категорию работоспособности человека. Так,

например, надежность можно определить как свойство сохранять устойчивую

работоспособность в определенных режимах и условиях работы.

Подобные определения надежности акцентируют внимание на внутрен-

ние потенциальные возможности и способности человека в ее обеспечении, но

не в полной мере раскрывают специфичность данного понятия с точки зрения

процессуальных (устойчивость функционирования) и результирующих (безот-

казность, безошибочность и т. п.) характеристик.

Одним из наиболее содержательных является определение надежности

как способность человека-оператора в течение заданного интервала времени и в

предусмотренных условиях сохранять нормальное состояние жизнедеятельно-

сти и выдерживать технические параметры управления системы в установлен-

ных пределах, а также выполнять все возложенные на него функции по под-

держанию заданного режима работы управляемой техники.

Надежность человека-оператора иногда отождествляют с понятием

«устойчивость рабочего процесса». Однако понятие надежности является более

широким прежде всего потому, что устойчивость характеризует сохранность

уровня эффективности и качества деятельности на относительно стабильном,

однородном, неизменном участке трудового процесса при решении конкретной

задачи. Надежность деятельности отражает и особенности изменения устойчи-

вости при переключении от одной задачи к другой, при переходе к различным

условиям выполнения этих задач в пределах конкретной деятельности. В этой

связи надежность конкретной деятельности характеризует вероятность сохра-

нения ее устойчивости в изменяемых условиях.

Надежность системы «человек – техника» отражает значения данного по-

казателя у человека-оператора и технических средств этой системы, но не явля-

ется простым их произведением, так как взаимодействие компонентов системы

порождает ее новые качества и свойства. Именно поэтому при анализе надеж-

ности рекомендуется оценивать следующие свойства системы:

- безотказность технических средств;

- восстанавливаемость работоспособности;

- безошибочность управления;

- готовность оператора к выполнению работ;

- биологическую надежность оператора и др.

Для характеристики надежности человека-оператора рекомендуется ис-

пользовать такие свойства системы: безотказность, безошибочность, своевре-

менность, готовность, восстанавливаемость.

Показатель безотказности определяет свойства оператора сохранять за-

данный уровень работоспособности в течение некоторого времени до наступ-

ления устойчивого его отказа в продолжении деятельности. Безошибочность 162

характеризуется мерой устойчивой работоспособности на протяжении заданно-

го рабочего цикла и выражается на уровне как отдельной операции, так и алго-

ритма в целом. Восстанавливаемость отражает скорость и полноту восстанов-

ления требуемого уровня работоспособности при наступлении временных отка-

зов в деятельности. Введение этого показателя связано также с возможностью

самоконтроля оператором своих действий и исправлением допущенных оши-

бок.

Показатель своевременности действия оператора основан на оценке про-

должительности, скорости достижения определенной цели, нарушение которых

рассматривается как ошибка. Но в ряде случаев, например при выполнении

циклических заданий, показатель продолжительности или количества рабочих

циклов в единицу времени имеет самостоятельное значение. Несвоевременное

решение задачи может иметь место также при исправлении допущенных оши-

бок.

Готовность, то есть способность переходить в рабочее состояние в нуж-

ный момент, рассматривается как самостоятельный компонент надежности. В

психологическом плане состояние готовности отражает процесс осознания це-

лей деятельности, осмысливания и оценки условий предстоящих действий, ак-

туализации опыта в решении аналогичных задач, прогнозирования собственных

возможностей, мобилизации сил в соответствии с условиями и целями деятель-

ности.

Одним из наиболее важных и сложных является вопрос о критериях

надежности человека. Поиск этих критериев предполагает изучение не только

задействованных, но и потенциальных качеств человека, анализ его резервов,

которые изменяются в процессе жизни и деятельности. Сложности обусловли-

ваются ограниченной возможностью использования для этой цели аналитиче-

ских данных и необходимостью учета динамического взаимодействия ансамбля

функций. Чрезвычайно трудным является также выявление степени устойчиво-

сти той или иной функции, качества, свойства человека-оператора.

Надежность человека-оператора нельзя охарактеризовать на основе коли-

чественных показателей, которые используются для оценки технических си-

стем. Только после качественного анализа трудового процесса, выявления его

наиболее сложных и «ранимых» этапов, изучения структуры деятельности и

отдельных действий представляется возможным произвести количественную

оценку надежности. Для этого используются следующие критерии: число зада-

ний, выполняемых без ошибок; число ошибок за определенный промежуток

времени или отрезок деятельности; среднее рабочее время между двумя ошиб-

ками; вероятность работы без ошибок в течение определенного промежутка

времени или отрезка деятельности.

Возрастающее значение особенностей функциональных состояний чело-

века в обеспечении успешности операторской деятельности обусловливают

необходимость использования понятия «функциональная надежность» при изу-

чении и оценке роли человека в системах управления.163

Функциональная надежность — это свойство функциональных систем

человека-оператора обеспечивать его динамическую устойчивость в выполне-

нии профессиональной задачи в течение определенного времени с заданным

качеством. Данное свойство проявляется в адекватном требованиям деятельно-

сти уровне развития профессионально значимых психических и физиологиче-

ских функций и механизмов их регуляции в нормальных и экстремальных

условиях.

Функциональная надежность имеет двойное смысловое содержание:

- во-первых, с помощью этого понятия определяется относительно само-

стоятельная и важная роль в обеспечении профессиональной надежности со-

стояния функциональных систем организма, его профессионально важных

функций;

- во-вторых, это понятие отражает значение надежности, устойчивости

функций организма в условиях профессиональной деятельности, степени адек-

ватности их реагирования на условия и содержание рабочего процесса, уровня

гомеостатической и адаптивной регуляции организма в условиях воздействия

внешних и внутренних факторов деятельности. Иначе говоря, понятие функци-

ональной надежности отражает характер энергетического и информационного

приспособления человека к процессу управления объектом.

Проблема функциональной надежности человека-оператора основывается

на изучении таких аспектов, как устойчивость профессионально значимых пси-

хологических и физиологических качеств и функций человека, его работоспо-

собности, влияния измененных функциональных состояний и организации дея-

тельности (режимов, нагрузок и т.п.) на рабочие показатели оператора, значе-

ние индивидуально-психологических характеристик личности на формирова-

ние и сохранение профессиональной надежности и т. д.

Таким образом, разделение надежности по производственному и функци-

ональному признаку обеспечивает целостный подход к анализу эффективности

деятельности человека-оператора.

5.2. Опасности объектов содержащих горючие и взрывчатые вещества

5.2.1. Диаграмма состояния однокомпонентной системы

Основной причиной аварий емкостей и трубопроводов, содержащих жид-

кости и сжиженные газы является потеря герметичности. Для того чтобы разо-

браться в процессах таких аварий, необходимо понять фазовую диаграмму со-

стояния однокомпонентной системы. Диаграмма показывает те состояния ве-

щества, которые термодинамически устойчивы при определенных значениях

температуры и давления. Она состоит из четырех кривых, разграничивающих

все возможные температуры и давления на 4 области, отвечающие твердой,

жидкой, паровой и газовой фазам.164

Кривая ОС представляет собой график зависимости давления насыщенно-

го пара от температуры. Она называется «кривой кипения». Процесс 1 – испа-

рение, процесс 2 – конденсация. Точка С соответствует критической темпера-

туре. При температурах больших, чем критическая, вещество не может нахо-

диться в жидком состоянии.

Рис. 5.1. Типовая фазовая диаграмма состояния однокомпонентной системы

Газовая фаза имеет подфазу, именуемую «паровой фазой». Она лежит об-

ласти температур ниже критической (кривая АОС). При нахождении вещества в

этой области для перевода в жидкость его надо просто сжать. Область газооб-

разной фазы лежащей выше критической температуры можно назвать областью

«перманентных» (постоянных) газов.

Кривая ОВ – отделяет область жидкой фазы от твердой фазы. Эта кривая

называется «кривой плавления». Процесс 3 – затвердевание, процесс 4 – плав-

ление.

Кривая ОА – это кривая равновесия твердое состояние – пар (или кривая

сублимации). Процесс 5 – сублимация, процесс 6 – десублимация.

5.2.2. Выбор технологии хранения и перемещения вещества в зависимости

от диаграммы его состояния

Технология хранения и перемещения вещества устанавливается исходя из

свойств этого вещества в диапазоне температур окружающей среды. А эти

свойства определяются диаграммой состояния. Диапазон температур окру-

Pк

р

Tкр Т

P

A

O

C

B

Твердая

фаза

Паровая фаза

Жидкая

фаза

Газовая

фаза

D

1

3 2

4

5

Tкр

Pкр165

жающей среды в общем случае изменяется от минус 40 оС до плюс 50 оС. По

способам хранения и перемещения вещества делят на 4 категории.

1 категория - вещества, у которых критическая температура ниже темпе-

ратуры окружающей среды. Эти вещества называют перманентными газами, а в

жидком состоянии криогенными жидкостями. Из криогенных веществ наиболее

широко используются: сжиженный природный газ (СПГ) состоящий главным

образом из метана; азот; кислород (табл. 5.2).

Рис. 5.2. Фазовая диаграмма состояния для веществ 1 категории

Таблица 5.2.

Вещества 1 категории

№ Наименование вещества Критическая температура

Ткр,

оС

1. Водород минус 240

2. Азот минус 147

3. Кислород минус 118

4. Сжиженный природный газ (метан) минус 82

Для веществ 1 категории технология перемещения и хранения основывает-

ся на применении высококачественной термоизоляции с использованием, как

правило, вакуумных оболочек. Отметим, что содержать метан, кислород или

азот в жидкой фазе посредством охлаждения трудно, так как это можно сделать

только при наличии еще более холодных жидкостей. Образующиеся при неиз-

Pкр

Tкр

Т

P

A

O

C

B

Твердая

фаза

Паровая фаза

Жидкая

фаза

Газовая

фаза

D

Тос166

бежном выкипании пары можно либо сразу использовать, либо снова сжижать,

либо просто выбрасывать в атмосферу.

Таким образом, вещества 1 категории хранятся в изотермических храни-

лищах либо при атмосферном, либо при пониженном давлении. При изотерми-

ческом способе хранения емкости искусственно охлаждаются.

Рис. 5.3. Диаграмма состояния для веществ 2 категории

2 категория - вещества, у которых критическая температура выше, а точ-

ка кипения ниже температуры окружающей среды. Для сжижения этих веществ

их достаточно только сжать. В жидком состоянии они относятся к очень важ-

ной категории сжиженных газов, в которую входят: сжиженные нефтяные газы;

пропан; бутан; аммиак; хлор. Вещества этой категории отличаются способно-

стью к «мгновенному испарению». То есть при разгерметизации часть жидко-

сти мгновенно испаряется, а оставшаяся охлаждается до точки кипения при ат-

мосферном давлении.

При этом могут образовываться паровые облака, которые составляют зна-

чительную часть проблем с точки зрения опасности. Хранятся вещества 2 кате-

гории под давлением при температуре окружающей среды, хотя можно их хра-

нить и в охлажденном состоянии.

Pос

Tкр

Т

P

A O

C

B

D

Ткип Тос167

Таблица 5.3.

Вещества 2 категории

№ Наименование

вещества

Температура кипения при ат-

мосферном давлении Ткип,

оС

Критическая темпе-

ратура Ткр,

оС

1. Пропан минус 42,0 плюс 96,8

2. Хлор минус 34,5 плюс 144,0

3. Аммиак минус 33,0 плюс 132,0

4. Бутан минус 0,5 плюс 152,3

Рис. 5.4. Диаграмма состояния для веществ 3 категории

3 категория - вещества, у которых критическое давление выше атмосфер-

ного, а температура кипения выше температуры окружающей среды.

Этот класс включает в себя вещества находящиеся при атмосферном давлении

в жидком состоянии. Те из них, которые имеют более низкую точку кипения, в

зависимости от температуры окружающей среды могут входить также и в

предыдущую вторую категорию. Так в холодную погоду бутан жидкость (Ткип =

0,5 оС), а этиленоксид в жаркую погоду сжиженный газ (Ткип = 13,5 оС).

Все вещества находящиеся при температуре окружающей среды в твердом со-

стоянии также попадают в эту категорию. Однако твердые вещества в данном слу-

чае опасны, если они взрывчатые или если они находятся в воздухе в диспергиро-

Pос

Tкр

Т

P

A O

C

B

D

Тос Ткип168

ванном виде. Жидкости 3 категории хранят в закрытых емкостях при температуре

окружающей среды.

4 категория - вещества, содержащиеся при повышенных температурах. К

ним относятся жидкости 3 категории, которые содержатся при подводе тепла и

под давлением при температурах выше их атмосферной точки кипения. Это во-

дяной пар в котлах, циклогексан. Вещества 4 категории ведут себя подобно ве-

ществам 2 категории.

5.2.3. Аварийные выбросы на объектах сжиженного газа

При аварийном выбросе сжиженного газа возможны две группы процес-

сов:

1) Постепенное опорожнение резервуара (сосуда, аппарата) при частичной

разгерметизации его корпуса или же истечение жидкости из протяженного тру-

бопровода за конечный промежуток времени при его частичной разгерметиза-

ции. При этом происходит двухфазное истечение жидкости в атмосферу с даль-

нейшим испарением.

2) Взрывное вскипание сразу жидкости в емкости при значительном нару-

шении его герметичности с последующим резким возрастанием давления, пол-

ным разрушением сосуда с возможностью образования огневого шара и разлета

осколков (эффект «BLEVE»).

«Мгновенное» (взрывное) вскипание сразу всего объема «сильно» термо-

динамически перегретой жидкости в сосуде или аппарате при значительном

нарушении его герметичности с последующим резким возрастанием давления и

полным разрушением сосуда с очевидной расположенностью к воспламенению

и далее к интенсивному сгоранию расширяющегося аэрозольного облака пере-

обогащенной топливно-воздушной смеси (эффект «BLEVE»).

Постепенное опорожнение сосуда

При постепенном опорожнении происходят следующие процессы:

истечение сжиженных газов;

растекание и испарение сжиженных газов на поверхности;

движение и рассеивание облаков тяжелого газа в приземном слое атмосфе-

ры;

сгорание углеводородных облаков.

Истечение, растекание и испарение сжиженных газов на поверхности

При аварийной разгерметизации сосудов или трубопроводов происходит

истечение под давлением сжиженного газа и «мгновенное» испарение в окру-

жающее пространство определенной его части. Оставшаяся часть вытекшей

жидкости охлаждается, растекается по поверхности и испаряется.

Таким образом, массовая интенсивность испарения сжиженного газа при

аварийном истечении определяется тремя факторами:169

резким падением давления;

теплопритоком из массива грунта;

турбулентно-диффузионным потоком тепла из атмосферы.

Испарение жидкостей 1 категории. Вытекающая криогенная жидкость

будет находиться в равновесии со своими парами при давлении равном атмо-

сферному. Следовательно, при подводе тепла возникает немедленное кипение

жидкости с интенсивностью пропорциональной скорости подвода тепла. Одна-

ко по мере того как основание охлаждается и уменьшается подвод тепла, то и

резко падает скорость испарения.

Так когда жидкий азот растекается по основанию имеющему температуру

+20 оС скорость его испарения равна 100 грамм в секунду с 1м2

. (0,1

кг/с·м2

). Однако когда основание замерзает, то скорость испарения уменьшает-

ся в 10 раз и составляет всего 10кг/с·м2

(Таким образом, в случае разрушения

оболочки изотермического хранилища и последующего разлива большого ко-

личества вещества в обваловку испарения за счет разности упругости насы-

щенных паров вещества в емкости и парциального давления в воздухе практи-

чески не наблюдается).

Для разлития таких жидкостей характерны два периода:

период нестационарного испарения;

период стационарного испарения.

В период нестационарного испарения происходит неустойчивое испарение

вещества за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания жид-

кости и притока тепла от окружающего воздуха. Этот период характеризуется

резким падением интенсивности испарения в первые минуты после разлива с

одновременным понижением температуры жидкого слоя ниже температуры

кипения.

Стационарное испарение происходит за счет тепла окружающего воздуха.

Испарение в этом случае будет зависеть от скорости ветра, температуры окру-

жающего воздуха и жидкого слоя. Подвод тепла от поддона (обваловки) прак-

тически будет равен нулю. Продолжительность стационарного периода в зави-

симости от типа вещества, его количества и внешних условий может составить

часы, сутки и более.

Формирование первичного облака осуществляется в период нестационар-

ного испарения за счет тепла поддона (обваловки), изменения теплосодержания

жидкости и притока тепла от окружающего воздуха. При этом количество ве-

щества переходящее в первичное облако, как правило, не превышает 3…5 %

при температуре воздуха 25…30 оС.

Испарение жидкостей 2 категории. Рассмотрим теперь разлитие жидко-

стей имеющих критическую температуру выше температуры окружающей сре-

ды. Их свойства отличаются от свойств криогенных жидкостей и содержатся

такие жидкости в резервуарах под давлением.

В случае разрушения оболочки емкости содержащей вещество под давле-

нием и последующего разлива большого количества вещества в поддон (обва-

ловку) его поступление в атмосферу может осуществляться в течение длитель-170

ного времени. Процесс испарения в этом случае делится на три периода (а не на

два как с веществами 1 категории):

1 период – период мгновенного испарения;

2 период – период нестационарного (неустойчивого) испарения;

3 период – период стационарного испарения.

1 период. Основное отличие веществ 2 категории от веществ 1 категории

заключается в явлении «мгновенного испарения», которое возникает тогда, ко-

гда в системе включающей жидкость, находящуюся в равновесии со своими

парами понижается давление. При этом происходит бурное, почти мгновенное

испарение за счет разности упругости насыщенных паров вещества в емкости и

парциального давления в воздухе.

Данный процесс обеспечивает основное количество паров вещества посту-

пающего в атмосферу в этот период времени. Кроме того, часть вещества пере-

ходит в пар за счет изменения теплосодержания жидкости, температуры окру-

жающего воздуха и солнечной радиации. В результате температура жидкости

понижается до температуры кипения.

Учитывая, что за данный период времени испаряется значительное коли-

чество вещества, то может образоваться облако с концентрациями, приводящи-

ми к взрыву или токсическому поражению (в зависимости от типа вещества).

Второй и третий периоды аналогичны жидкостям 1 категории.

Наиболее опасной стадией аварии, безусловно, являются первые 10 минут,

когда испарение вещества происходит интенсивно. При этом в первый момент

выброса сжиженного газа находящегося под давлением образуется аэрозоль в

виде тяжелых облаков.

Если считать что мгновенное испарение происходит адиабатически (то

есть система не получает и не отдает тепло), то доля мгновенно испарившейся

части жидкости при температуре Т равна:

DТ  HТ  HX

LX , (5.1)

Где HТ - удельная энтальпия жидкости при температуре Т;

HX - удельная энтальпия жидкости в точке кипения при атмосферном дав-

лении;

LX - удельная скрытая теплота парообразования в точке кипения при атмо-

сферном давлении.

Анализ гидродинамики мгновенного испарения дает три варианта:

а) мгновенное испарение, сопряженное с полным разрушением сосуда под

давлением;

б) мгновенное испарение при утечке над уровнем жидкости в парожид-

костной системе;

в) мгновенное испарение при утечке ниже уровня жидкости в парожид-

костной системе.

Испарение жидкостей 3 категории. Жидкости 3 категории обычно назы-

вают высококипящими жидкостями. Они хранятся в закрытых емкостях при 171

температуре окружающей среды. Полное разрушение такой емкости маловеро-

ятно.

Поэтому существенное значение (с точки зрения опасности) имеет утечка

ниже уровня жидкости. Интенсивность такой утечки зависит от давления жид-

кости.

Испарение разлитой жидкости осуществляется по стационарному процессу

и зависит от физико-химических свойств вещества, температуры воздуха и ско-

рости ветра. При этом первичное облако не образуется.

Испарение жидкостей 4 категории. Жидкости 4 категории при темпера-

турах выше их точки кипения при атмосферном давлении являются сжижен-

ными парами. В этом они схожи с жидкостями 2 категории и поэтому при их

разлитии наблюдается явление мгновенного испарения.

Натурные опыты с аммиаком показывают, что первичное облако момен-

тально поднимается вверх примерно на 20 метров, а затем под действием соб-

ственной силы тяжести опускается на грунт. Границы облака на первом этапе

очень отчетливы, так как оно большую оптическую плотность и только через

две-три минуты становится прозрачным. Ввиду его большой плотности на

начальном этапе разбавление облака и его движение осуществляется под соб-

ственной силой тяжести.

На этом этапе формирование и направление движения облака носят крайне

неопределенный характер, в результате чего при прогнозировании распростра-

нения (движения) облака в данном случае выделяют «зону неопределенности»,

в которой нельзя предсказать местоположение облака, руководствуясь только

метеорологическими условиями. Радиус этой зоны лежит в пределах от 0,5 до 1

км.

Но в отличие от жидкостей 2 категории при разлитии этих веществ часть

выброшенного пара конденсируется. Это явление происходит из-за потери теп-

ла в окружающую относительно холодную среду.

Движение и рассеивание облаков тяжелого газа

в приземном слое атмосферы

При выбросе сжиженного газа градиенты плотности, температуры и дав-

ления формируют «локальное» поле сил плавучести, которое приводит к рас-

пространению облака не только по направлению ветра, но и в поперечном и

даже в противоположенном ветру направлениях.

Облако тяжелых паров при достижении им источников зажигания может

сгорать с образованием воздушной ударной волны. Сгорание топливно-

воздушной смеси (ТВС) может протекать как в режиме детонации, так и в ре-

жиме дефлограции (быстрого горения).

При детонации образуется эффект самовоспламенения за счет интенсивно-

го сжатия смеси сверхзвуковой ударной волной.

При дефлограции действует механизм радиационно-конвективного нагре-

вания до температуры воспламенения слоев смеси перед фронтом горения.172

Эффект «BLEVE»

Одним из возможных сценариев развития арий на объекте содержащим

сжиженные газы является образование огневых шаров и взрывные явления типа

«BLEVE» (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion).

Данный сценарий характеризуется совокупностью физических процессов,

сопровождающих взрывное вскипание углеводородных жидкостей в резервуа-

рах высокого давления, выброс содержимого резервуара в окружающее про-

странство с образованием быстро сгорающего аэрозольного облака (огневого

шара) и ударной волны, а также с разрушением сосуда и разлетом его осколков.

Для возникновения «BLEVE» необходимо три предпосылки:

1) Жидкость должна быть «термодинамически перегретой» выше некото-

рого характерного предела относительно состояния насыщения при атмосфер-

ном давлении.

2) Должно произойти резкое падение давления над поверхностью раздела

жидкой и паровой фаз.

3) Величина термодинамической нестабильности жидкости при сбросе

давления должна достигнуть области локального перегрева, при которой про-

исходит мгновенное вскипание перегретой жидкости по всему объему за счет

высокой плотности центров парообразования (до 106

в одном кубическом мил-

лиметре).

При «провале» за границу предельного перегрева произойдет «паровой

взрыв». Давление в сосуде возрастет в сотни раз, вследствие чего сосуд будет

разорван. Часть жидкости превратится в пар, а остальная в аэрозоль. В резуль-

тате образуется аэрозольное облако расширяющихся паров, которая с вероятно-

стью 0,7…0,8 воспламенится, за счет взаимодействия разрушенных частей со-

суда и будет сгорать с высокой интенсивностью и мощным излучением тепла в

окружающее пространство.

За счет эффекта расширения паров газа и продуктов сгорания образуется

воздушная ударная волна (до 0,5 атм.). Также образуются осколки и огневой

шар диаметром Dош (м) и временем существования τош (с.).

Dош = 55 × M0,375,

(5.2)

 ош  3,8 М ,

(5.3)

где М – масса сжиженного газа выброшенного в атмосферу (т).

Из 130 аварий типа «BLEVE» в 89 случаев наблюдали огневой шар с раз-

летом осколков, в 24 случаях только огневой шар, в 17 случаев только разлет

осколков. Число осколков от 3 до 7, разлет на расстояние не более 300 метров.

А термические поражения наблюдались на расстоянии до 500 м. Поэтому при

оценке последствий аварий типа «BLEVE» следует, прежде всего, рассчитывать

зоны термических поражений.173

5.2.4. Приближенная оценка количества вещества переходящего в

первичное и вторичное облака при разливе сжиженных газов и жидкостей

Первичное облако – это облако, формируемое в периоды мгновенного и не-

стационарного испарения (время образования – 10 мин, время прохода – 20 мин).

Вторичное облако – это облако, формируемое в период стационарного

испарения (время существования определяется временем испарения разлитой

жидкости).

Для приближенной оценки количества вещества (Q1) переходящего в пер-

вичное облако можно использовать формулу:

 



v a к Q C t t

Q

 

1 

,

(5.4)

где Q - общее количество вещества в емкости, кг;

Сv – удельная теплоемкость жидкости, кДж/(кг·град);

ta – температура жидкого вещества до разрушения емкости,

оС;

tк – температура кипения вещества, оС;

λ – удельная теплота испарения, кДж/кг.

При разрушении емкостей с высококипящими жидкостями, то есть с жид-

костями 3 категории (гидразин, тетраэтилсвинец и др.) первичное облако прак-

тически не образуется. Основным процессом, определяющим поступление ве-

щества во вторичное облако, является процесс его испарения с площади по-

верхности зеркала пролива.

Количество вещества поступающего о вторичное облако можно опреде-

лить по формуле:

Q2

 3600ESпр  , (5.5)

где E – удельная скорость испарения, кг/(м2

·с);

Sпр – площадь поверхности зеркала пролива вещества, м2

;

τ - время испарения, час.

Площадь поверхности зеркала пролива определяется по формуле:

4

2

пр

пр

d

S







,

(5.6)

где dпр – приведенный диаметр площади пролива.

При наличии поддона (обваловки):



1

1,22 Q Q

dпр



  (5.7)

При отсутствии поддона (обваловки)



1

5,04 Q Q

dпр



 

,

(5.8)

где 1,22 и 5,04 размерные коэффициенты, м-0,5

.174

5.3. Опасности объектов содержащих токсичные вещества

5.3.1. Классификация опасных химических веществ

Ущерб от аварий на химически опасных объектах настолько велик, что

может сравниться с ущербом от применения ядерного оружия. Например, в ре-

зультате произведенного в 1945 году взрыва атомной бомбы в Нагасаки было

убито и ранено 140 тыс. человек, а при аварии на химическом заводе в Бхопале

пострадало 220 тыс. человек.

Химически опасный объект (ХОО)– это объект, на котором хранят, пере-

рабатывают, используют или транспортируют ОХВ, при аварии на котором,

или при разрушении которого может произойти гибель или химическое зара-

жение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическое

заражение окружающей природной среды [ГОСТ Р 22.0.05-94].

В России около 4000 ХОО. Самыми распространенными ОХВ являются

сжиженные аммиак и хлор. Аммиак используется на 1900 объектах (60% от

всех ХОО), хлор – на 900 объектах (30%). На аммиак приходится 50% от всего

количества ОХВ, на хлор – 35%, на хлористый водород и соляную кислоту –

5% и 10% на остальные ОХВ.

В ГОСТе Р 22.2.08-96 дано следующее определение «Опасное химиче-

ское вещество (ОХВ) – это химическое вещество, прямое или опосредованное

воздействие которого на человека может вызвать острые и хронические заболе-

вания людей или их гибель». Из известных в настоящее время 5 миллионов хи-

мических соединений 53500 признаны опасными (одно из ста). Классификация

опасных химических веществ является довольно сложной методологической

задачей, причем на разных исторических этапах ее решения применялись раз-

личные подходы, рассмотрим 4 из них (рис. 5.5.).

1. Классификация опасных химических веществ по характеру отравления

(основана на характере клинических проявлений вредного действия).

2. Классификация опасных химических веществ по степени токсичности

(ядовитости) Она основана на учете величин половинно смертельных доз и

концентраций.

3. Классификация опасных химических веществ по степени опасности. Она

учитывает значения допустимых концентраций, размеры зон острого и хрони-

ческого действия, а также коэффициент возможности ингаляционного отравле-

ния (КВИО).

4. Классификация опасных химических веществ по способности вызывать

массовые поражения.175

КЛАССИФИКАЦИЯ

ОХВ

▼ ▼ ▼ ▼

1. По характеру

отравления

2. По степени

токсичности

(LD50, мг/кг)

3. По степени

опасности

КВИО=Сmax/Cτ50

4. По спо-

собности

создавать

ОчМП

Вещества

местного

действия

Вещества ре-

зорбтивного

действия

▼ ▼ ▼ ▼ ▼

Раздра-

жающие

Обще-

ядовитые

Чрезвычайно

токсичные (1)

Мало

опасные (3)

СДЯВ

Прожи-

гающие

Нейро-

тропные

Высоко

токсичные (50)

Умеренно

опасные (30)

АХОВ

Уду-

шающие

Клеточные

яды

Сильно

токсичные (500)

Высоко

опасные (300)

Умеренно

токсичные (5000)

Чрезвычайно

опасные

Малотоксичные

(15000)

Практически

не токсичные

Рис. 5.5. Основные подходы к классификации опасных химических веществ

Классификация по характеру отравления

Эта классификация основана на характере клинических проявлений вред-

ного действия. Одной из последних классификаций такого типа является клас-

сификация, в которой все опасные химические вещества делятся на две группы.

I группа - вещества с местным (раздражающим, удушающим и прожига-

ющим) действием на слизистые глаз, верхних дыхательных путей и кожные по-

кровы;

II группа - вещества с преобладающим резорбтивным действием на орга-

низм. (Резорбция – всасывание вещества через кожу и его рассасывание по

всему организму).

Используя такую классификацию надо помнить что, биологическая ак-

тивность некоторых веществ позволяет отнести их и к той, и к другой группе.

Токсиканты первой группы (рисунок 5.3) вызывают немедленный эффект

при контакте. В тяжелых случаях - это чувство рези, жжения, боли за грудиной

и в области глаз. Возможна немедленная гибель пораженных от рефлекторной

остановки дыхания. В дальнейшем пережившие острый период интоксикации

могут умереть от отека легких (на вторые - третьи сутки).

Скорость развития поражения токсикантами второй группы во многом

определяется преимущественным механизмом их токсического действия. По 176

этому признаку в рассматриваемой классификации токсические химические со-

единения делят на три подгруппы: общеядовитые токсиканты; нейротропные

токсиканты; цитотоксиканты (клеточные яды).

К общеядовитым токсикантам относят вещества, нарушающие энергети-

ческий обмен в организме (нарушение транспорта кислорода кровью, ингиби-

рование цепи дыхательных ферментов).

К нейротропным веществам относятся вещества, преимущественно

нарушающие процессы передачи нервного импульса (наркотические, судорож-

ные).

К цитотоксикантам относят вещества, преимущественно нарушающие

пластические функции клетки, синтез белка и клеточное деление.

Для веществ первых двух подгрупп, как правило, характерен очень не-

продолжительный скрытый период (до нескольких десятков минут), бурное те-

чение интоксикации, сопровождающееся развитием вегетативных реакций (го-

ловные боли, слабость, тошнота, рвота и т.д.), нарушением сознания судорож-

ным синдромом, переходящим в коматозное состояние. Смертельный исход в

тяжелых случаях может развиваться как в течение нескольких минут, так и спу-

стя часы.

Рассмотренная классификация позволяет предсказать характер ожидае-

мых последствий воздействия вещества на человека, зная группу и подгруппу к

которым оно относится.

Классификация химических веществ по токсичности

Такая классификация предусматривает шесть групп опасных веществ

Критериальные значения средней смертельной концентрации (LC50) и средней

смертельной токсодозы (LD50), позволяющие разделить вещества, приведены в

таблице 5.4

Таблица 5.4.

Классификация химических веществ по токсичности

Группа токсичности LC50 , мг/л LD50 , мг/кг

I

II

III

IV

V

VI

Чрезвычайно токсичные

Высокотоксичные

Сильнотоксичные

Умеренно токсичные

Малотоксичные

Практически нетоксичные

Ниже 1

1...5

6...20

21...80

81...160

Выше 160

Ниже 1

1...50

51...500

501...5000

5001...15000

Выше 15000

Эта классификация также не свободна от некоторых недостатков. Так в

ряде случаев высокотоксичные соединения оказываются малоопасными вслед-

ствие своих физико-химических свойств и наоборот, малотоксичные вещества,

обладающие высокой летучестью и стойкостью, приобретают высокоопасный

характер. В связи с этим была разработана классификация химических веществ

по степени их опасности. 177

Классификация химических веществ по степени их опасности

Эта классификация учитывает значения допустимых концентраций в воз-

духе при 20 оС, размеры зон острого и хронического действия, коэффициент

возможности ингаляционного отравления (КВИО). КВИО - отношение макси-

мально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 оС к

средней смертельной концентрации для мышей.

50

max

LC

С

КВИО  (5.9)

Выделяется четыре класса опасности веществ. Данная классификация

узаконена в ГОСТе 12.1.007-76. (табл. 5.5).

Эта классификация учитывает также размеры зон острого и хронического

действия. Классификация химических веществ по степени их токсичности и,

особенно, опасности играет важную роль в решении проблем санитарной ре-

гламентации при разработке ПДК, если время контакта с токсикантом заранее

установлено.

Таблица 5.5.

Классификация вредных химических веществ по степени опасности

П О К А З А Т Е Л Ь Степень опасности веществ

Чрезвычай-

но опасные

Высоко

опасные

Умеренно

опасные

Мало

опасные

I класс II класс III класс IV класс

Средняя смертельная кон-

центрация в воздухе LC50,

г/м3

Меньше

0,5

0,5-5,0 5,0-50,0 Больше

50,0

Средняя смертельная доза

при нанесении на кожу

LD50, мг/кг

Меньше

100

100-500 501-2500 Больше

2500

ПДК в воздухе рабочей

зоны ПДКр.з.,г/м3

Меньше

0,0001

0,0001-

0,001

0,001-0,01 Больше

0,01

Коэффициент возможности

ингаляционного отравле-

ния (КВИО)

Больше

300

300-30 29-3 Меньше

3

Классификация по способности вызывать массовые поражения

При авариях, когда сроки воздействия химических веществ могут значи-

тельно варьировать, оценка опасности воздействия с помощью данной класси-

фикации не всегда является достаточной. Так в исследованиях проведенных в

Военно-медицинской академии было показано, что оксид углерода, который

отнесен по существующей классификации к 4 классу малоопасных соединений,

при расчете зоны острого действия и опасности развития острого смертельного

отравления при экспозициях 5 и 15 минут оказывается в классе высокоопасных

веществ. Это свидетельствует о том, что в настоящее время перед наукой стоит 178

задача проведения дальнейших исследований в области классификации хими-

ческих веществ, особенно имея в виду проблему их поражающего действия при

аварийных ситуациях.

Практика решения задач обеспечения химической безопасности требует

выделение в отдельную группу веществ, аварии с выбросами или утечками ко-

торых, могут привести к массовым поражениям людей. Для определения пе-

речня веществ, входящих в эту группу следует учитывать:

токсические и физико-химические свойства, такие как высокая токсич-

ность при действии через органы дыхания и кожные покровы;

крупнотоннажность производства, потребления, хранения и перевозок;

способность легко переходить в аварийных ситуациях в основное пора-

жающее состояние (пар или тонкодисперсный аэрозоль).

По этим критериям была выделена группа веществ, в которую вошли ток-

сические химические соединения, обращающиеся в больших количествах в

промышленности и на транспорте, и способные при разрушениях (авариях) на

объектах их содержащих легко переходить в атмосферу и вызывать массовые

поражения. Эти вещества получили название - АВАРИЙНО ХИМИЧЕСКИ

ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА (АХОВ).

В ГОСТе Р 22.9.05-95 дано следующее определение «Аварийно химиче-

ски опасное вещество (АХОВ) – опасное химическое вещество, применяемое в

промышленности и в сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) ко-

торого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой

организм концентрациях (токсодозах)».

К основным типам промышленных объектов с химически опасным про-

изводственным циклом относятся: предприятия по производству хлора; круп-

нотоннажные производства хлорорганических продуктов, целлюлозно-

бумажной продукции, промежуточных и конечных сложных продуктов, в том

числе ядохимикатов; нефтеперерабатывающие заводы, совмещенные с уста-

новками для получения аммиака и других АХОВ; хранилища и склады химиче-

ски опасных веществ.

К объектам хозяйственного назначения, представляющим химическую

опасность, следует отнести: холодильники, овощные базы, очистные сооруже-

ния. На этих объектах используется в основном хлор, аммиак, соляная и серная

кислоты. Их запасы могут быть от нескольких тонн до сотен тонн.

Значительные запасы АХОВ сосредотачиваются в портах и на железно-

дорожном транспорте. В последние годы широкое распространение получил

трубопроводный транспорт, в том числе и для переброски АХОВ.

Среди объектов, содержащих АХОВ, самыми многочисленными (более

90%) являются хранилища хлора и аммиака, обладающие к тому же наиболее

значительным потенциалом по химическим поражающим факторам. По другим

АХОВ, сравнимым с ними по токсичности и возможностям поступления в ат-

мосферу, эти показатели в 10-100 раз ниже.

Основные типы таких объектов концентрируются преимущественно в

промышленных и густонаселенных районах страны. В отличие от АЭС, боль-179

шинство крупных производств АХОВ находятся вблизи и даже в границах

крупных городов.

В 1987 году был утвержден «Временный перечень сильнодействующих

ядовитых веществ для организации защиты населении от них». В него входило

103 вещества. Этот перечень оказался излишне перенасыщен веществами,

представляющими опасность при внутреннем потреблении и не приводящими к

возникновению очагов массовых поражений. В 90-е годы этот перечень был

пересмотрен, и было выделено 34 вещества, которые при аварийных выбросах

приводят к возникновению очагов массовых поражений, им было дано наиме-

нование АХОВ. В табл. 5.6 представлен перечень 28 основных АХОВ, с кото-

рыми приходится сталкиваться при обеспечении химической безопасности.

Таблица 5.6.

Перечень основных АХОВ

№ Наименование и формула вещества Примечание

1 Аммиак NH3 Вещества, выброс

которых приво-

дил к крупным

авариям

2 Хлор Cl2

3 Фосген COCl2

4 Диоксин (2,3,7,8-тетрахлордибензо-диоксин) C12H4Cl4O2

5 Метилизоцианат CH3NCO

6 Окись углерода CO

7 Окислы азота NxOy Азот-содержащие

8 Азотная кислота НNO3 АХОВ

9 Синильная кислота HCN

10 Акрилонитрил CH2=CH-CN

11 Ацетонитрил CH3CN

12 Ацетонциангидрин (CH3)2C(OH)CN

13 Гидразин N2H4 ; НДМГ (CH3)2N2H2

14 Метиламин CH3NH2

15 Диметиламин (CH3)2NH

16 Пиридин C5H5N

17 Водород хлористый и соляная кислота HCl Галоген-

содержащие

АХОВ

18 Хлорпикрин CCl3NO2

19 Метил хлористый CH3Cl

20 Метил бромистый CH3Br

21 Водород фтористый HF

22 Дихлорэтан C2H4Cl2

23 Двуокись хлора ClO2

24 Сернистый ангидрид SO2 Серо-

содержащие

АХОВ

25 Сероуглерод CS2

26 Сероводород H2S

27 Окись этиленаC2H4O Прочие

28 Формальдегид HCOH180

5.3.2. Характеристика физико-химических свойств опасных химических

веществ

Физико-химические свойства ОХВ во многом определяют их способность

переходить в основное поражающее состояние и создавать поражающие кон-

центрации. Перечень наиболее важных физико-химических свойств ОХВ при-

веден на рис.5.6.

Физико-химические свойства опасных химических веществ

▼ ▼ ▼

Агрегатное состояние Максимальная

концентрация

(Сmax), мг/л

Теплота испарения Lисп.

[Дж/кг; ккал/кг;

Дж/моль]

Молекулярная масса Давление

насыщенного пара,

(р), кПа

Теплоемкость ср

[Дж/(моль•К);

кДж/(кг•К)].

Плотность

(ρ), кг/м3

Температура кипения

(tкип)

Рис. 5.6. Перечень наиболее важных физико-химических свойств ОХВ

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА - это состояния (фазы) од-

ного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачко-

образными изменениями ряда физических свойств (плотности, энтропии). Раз-

личают твердое, жидкое и газообразное агрегатные состояния. Существование

у одного вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено различием в

тепловом движении молекул и в их взаимодействии. При обычном условии

АХОВ могут быть в твердом, жидком и газообразном состоянии. Однако при

производстве, использовании, хранении и перевозках этих веществ их агрегат-

ное состояние может отличаться от такового в обычных условиях. (Пример -

аммиак).

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА (Мr) – сумма атомных масс всех атомов

входящих в молекулу вещества. В химии традиционно используют не абсолют-

ные значения молекулярных масс, а относительные. Относительной молеку-

лярной массой вещества (Мr) [r – relative - относительный] называется величи-

на, равная отношению средней массы молекулы к 1/12 массы атома углерода

12С. 1/12 часть массы атома углерода 12С принята за единицу массы и называет-

ся атомная единица массы (а. е.м.). 1 а. е.м. = 1,66×10-27 кг.

ПЛОТНОСТЬ (ρ) - массовое содержание вещества в единице объема

[кг/м3

]. Играет важную роль при оценке показателей, характеризующих хими-

ческое заражение. Если плотность ОХВ больше плотности воды, то эти веще-

ства будут проникать в глубь водоема, заражая его. Если плотность газовой фа-

зы ОХВ больше плотности воздуха, то на начальном этапе образования зара-181

женного облака оно будет скапливаться в пониженных местах рельефа местно-

сти.

МАКСИМАЛЬНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (Cmax) - это количество веще-

ства, содержащееся в единице объема его насыщенного пара при данной темпе-

ратуре в замкнутой системе, когда жидкая и газообразная фазы находятся в

равновесии. Она характеризует способность вещества переходить в парообраз-

ное состояние, поэтому раньше эту характеристику называли «летучесть»,

[мг/л; мг/м3].

ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА (p) – давление пара находяще-

гося в равновесии с жидкостью или твердым телом при данной температуре.

Эта характеристика, наряду с Cmax определяет его летучесть и соответственно

продолжительность химического заражения территории. Чем выше давление

насыщенного пара, тем выше его способность к испарению и тем менее стой-

ким будет заражение территории. Измеряется в гектопаскалях ([гПа]; 1атм =

1000 гПа; 1гПа = 0,75 мм рт.ст. = 10 мм вод.ст.). 1атм = 100 кПа.

ВЯЗКОСТЬ (η) - свойство жидких и газообразных сред оказывать сопро-

тивление их течению, (то есть перемещению одного слоя относительно друго-

го) под действием внешних сил. Вязкость влияет на характер поведения ОХВ в

аварийной ситуации (характер дробления, впитывания и др.). Обозначается

греческой буквой эта (η). Измеряется в [Па·с] или в сантипуазах [сП]: 1мПа·с =

1сП.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ (σ) характеризует поверхность разде-

ла двух фаз и определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площа-

ди поверхности раздела фаз при постоянной температуре (представляет собой ра-

боту обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхно-

сти). Обозначается буквой сигма (σ) [1 МДж/м2 = 1МН/м = 1эрг/см2 = 1 дин/см].

Поверхностное натяжение выражается в стремлении вещества уменьшить

избыток своей потенциальной энергии на границе раздела фаз. Поверхностное

натяжение жидкости часто определяют как силу, действующую на единицу

длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся сократить эту поверх-

ность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при

отсутствии внешних воздействий принимает форму шара.

ТЕПЛОТА ИСПАРЕНИЯ Lисп. (теплота парообразова-ния) –

количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу в равновесном

изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из жидкого состояния

в газообразное. Обозначается Lисп. [Дж/кг; ккал/кг; Дж/моль] Она определяет

характер выброса и последующего испарения ОХВ.

ТЕПЛОЕМКОСТЬ (ср) – количество теплоты, поглощаемой телом при

нагревании на 1 градус. Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества,

называется удельной теплоемкостью. Обозначается ср [Дж/(моль·К);

кДж/(кг·К)]. Теплоемкость, как и теплота испарения, определяет характер вы-

броса и последующего испарения ОХВ.

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ (tкип) – это температура равновесного пере-

хода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении. Если это давление 182

равно нормальному атмосферному (760 мм рт. ст.), то такая температура кипе-

ния называется точкой кипения. Она позволяет косвенно судить о летучести

ОХВ и характеризует продолжительность поражающего действия. Чем выше

температура кипения вещества, тем оно медленнее испаряется.

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ (tплав) – температура равновесного фазо-

вого перехода твердого вещества в жидкое состояние или обратно при постоян-

ном внешнем давлении. Для веществ, которые плавятся при температуре ниже

20 оС, ее называют также температурой замерзания. Есть еще такое определе-

ние: температура замерзания это температура, при которой жидкость теряет

подвижность и загустевает настолько, что при наклоне пробирки с продуктом

под углом в 45о

его уровень остается неизменным в течение 1 минуты. Темпе-

ратура замерзания имеет большое значение при транспортировке ОХВ и опре-

деляет характер поведения вещества при низких температурах.

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ (tвсп) - самая низкая температура веще-

ства, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью

образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от постороннего

источника зажигания. Устойчивого горения вещества при этом не возникает.

ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ (tвос) - наименьшая температура,

при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие

пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания внешним источником

возникает самостоятельное пламенное горение этого вещества. Данная характе-

ристика присуща только горючим веществам.

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ (tсво) - самая низкая тем-

пература вещества или ее оптимальной смеси с воздухом, при нагреве до кото-

рой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приво-

дящее к возникновению пламенного горения.

РАСТВОРИМОСТЬ - способность вещества равномерно распределяться

в среде другого или других веществ, образуя раствор. Хорошая растворимость

в воде может привести к сильному и длительному заражению водоемов. В то

же время хорошая растворимость в воде и органических растворителях может

позволить использовать при необходимости растворы различных веществ для

дегазации и нейтрализации ОХВ.

КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ - является характеристикой процесса

диффузии и равен количеству газа, переходящему через сечение 1 м2 в секунду,

когда разность концентраций на расстоянии 1 м равна единице. Скорость испа-

рения ОХВ прямо пропорциональна коэффициенту его диффузии.

ГИДРОЛИЗ - разложение вещества водой. Он определяет условия хране-

ния, состояние в воздухе и на местности, стойкость ОХВ в случае их аварийных

выбросов (утечек). Причем чем меньше ОХВ подвержено гидролитическому

разложению, тем продолжительнее его поражающее действие.

КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ - свойство разрушать оболочки, в ко-

торых хранится ОХВ. Она является причиной многих аварий на промышлен-

ных и транспортных объектах, в том числе в процессе хранения. Большинство

ОХВ обладают повышенной коррозионной активностью. 183

5.3.3. Токсические свойства опасных химических веществ

Важной характеристикой ОХВ является их токсичность (греч. toxikon –

яд), то есть ядовитость. Под токсичностью ОХВ понимается его способность

вызывать патологические изменения в организме, которые приводят человека к

потере дееспособности или к гибели.

Токсичность зависит от пути попадания в организм. Различают ингаляци-

онную, перроральную, кожно-резорбтивную, и микстную токсичность.

Количественно токсичность ОХВ оценивается дозой. Доза вещества, вы-

зывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой

(D).

Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения, зависит от

свойств ОХВ, пути его проникновения в организм, от вида организма и условий

выброса.

Для веществ, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоя-

нии через кожу, желудочно-кишечный тракт или через раны, поражающий эф-

фект для конкретного вида организма в стационарных условиях зависит только

от количества ОХВ.

Токсические свойства веществ определяют экспериментальным путем на

различных лабораторных животных, поэтому чаще пользуются понятием

удельной токсодозы - дозы отнесенной к единице живой массы животного.

Токсичность одного и того же вещества, даже при одинаковых условиях, раз-

лична для разных видов животных, а для конкретного вида животного заметно

отличается в зависимости от способа поступления в организм. Поэтому после

численного значения токсодозы указывают вид животного и способ введения

вещества. Например, запись: «Зарин, Dсмерт=0,017 мг/кг (кролики, внутривен-

но)» означает, что доза зарина 0,017 мг/кг, введенная кролику в вену вызывает

у него смертельный исход.

Различают пороговые, выводящие из строя и смертельные токсодозы.

ПОРОГОВАЯ ТОКСОДОЗА (PD) – количество вещества, вызывающее

начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью или,

что то же самое, у определенного процента людей или животных. Вероятность

проставляется внизу справа, например PD50 - средняя пороговая токсодоза.

ВЫВОДЯЩАЯ ИЗ СТРОЯ ТОКСОДОЗА (ID) – количество вещества,

вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процен-

та пораженных как временно, так и со смертельным исходом, например ID50 -

средняя выводящая из строя токсодоза.

СМЕРТЕЛЬНАЯ ТОКСОДОЗА (LD) – количество вещества, вызываю-

щее при попадании в организм смертельный исход с определенной вероятно-

стью, например LD50 – средняя смертельная токсодоза. В дозах, меньших LD50

ОХВ вызывают поражения различной степени тяжести: тяжелые при 0,3...0,5

LD50, средние при 0,2 LD50 и легкие приблизительно при 0,1 LD50.184

PD50, ID50, LD50 - являются кожно-резорбтивными токсодозами, кроме них

используются так же ингаляционные токсодозы, то есть токсодозы для ОХВ,

заражающих атмосферу паром или тонкодисперсным аэрозолем и вызывающих

поражения человека и животных через органы дыхания. Для расчета этих ток-

содоз используется уравнение:

D = C·τ·V/G , (5.10)

где С – концентрация ОХВ в воздухе, мг/л;

τ – время вдыхания зараженного воздуха, мин;

V – интенсивность дыхания, л/мин;

G – масса человека, кг.

Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить это выражение. Приняв

допущение, что для людей, находящихся в одинаковых условиях, отношение

V/G постоянно и разделив на него обе части уравнения, он получил выражение

T = C·τ. (5.11)

Произведение С·τ Габер назвал коэффициентом токсичности и принял его

за постоянную величину. Эта величина позволяет сравнивать различные ОХВ

по ингаляционной токсичности. Часто этот коэффициент называют ингаляци-

онной токсодозой и обозначают PCτ50, ICτ50, LCτ50, хотя более правильно его

называть относительной токсичностью при ингаляции. Относительная токсич-

ность ОХВ при ингаляции зависит от физической нагрузки на человека. Для

людей занятых тяжелой физической работой (V=40 л/мин) она будет меньше

чем для людей находящихся в покое (V=10 л/мин). Приведем определения доз

данные в ГОСТе 12.1.007-76:

Средне смертельная доза при введении в желудок – доза вещества, вызы-

вающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

Средне смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества, вы-

зывающая гибель 50% животных при 2...4 часовом ингаляционном воздей-

ствии.

Средне смертельная доза при нанесении на кожу - доза вещества, вызыва-

ющая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Предел переносимости

Кроме токсодоз, для характеристики токсичности ОХВ используют такой

показатель как ПРЕДЕЛ ПЕРЕНОСИМОСТИ – это максимальная концентра-

ция, которую человек может выдержать определенной время без устойчивого

поражения.

В промышленности в качестве предела переносимости используется

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК) – эта концентрация

определена как максимально допустимая, которая при постоянном воздействии

на человека в течение рабочего дня не может вызвать через длительный проме-

жуток времени патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых

при помощи современных методов диагностики.

Она относится, как правило, к восьмичасовому рабочему дню и не может

использоваться для оценки опасности аварийных ситуаций в связи со значи-185

тельно меньшим интервалом воздействия ОХВ. Предельно допустимые кон-

центрации основных ОХВ показаны в таблице 5.9.

5.3.4. Анализ промышленных аварий с выбросами токсичных веществ

Промышленные аварии с выбросом хлора

В литературных источниках описаны 20 крупных аварий с хлором за пери-

од с 1939 по 1981 годы.

Таблица 5.7.

Последствия аварий с выбросом хлора

Год аварии 1917 1926 1929 1934 1936 1939 1940 1947 1947 1949

Масса, хлора, т 17 24 24 15 2 24 7 30 16 4

Погибло 1 19 1 1 0 60 3 19 0 0

Поражено - - -

Эвакуировано - - -

Год аварии 1952 1956 1961 1962 1963 1964 1965 1976 1979 1981

Масса, хлора, т 15 3 27 28 8 - 27 90 60 300

Погибло 7 0 1 0 0 1 0 0 1 17

Поражено 100 - 500

Эвакуировано - 10500 200000 5000

гибель – 5 т/чел; Не смертельные поражения – 1 т/чел.

Суммарный выброс хлора в этих авариях превысил 700 тонн, при этом по-

гибло 130 человек, более тысячи человек получили поражения различной сте-

пени тяжести, десятки тысяч человек вынуждены были эвакуироваться. Все

случаи гибели людей, кроме одного, произошли в радиусе до 500 метров. Один

из погибших находился на расстоянии 800 м (это наибольшее удаление от ме-

ста аварии с выбросом хлора при летальном исходе для пострадавшего). Глу-

бина распространения первичного облака при выбросе в пределах 30 т (1961

год) превысила 2 км, при этом площадь зоны поражения, на основании место-

положения трупов животных, составила 15 км2

, зона располагалась по направ-

лению ветра. Максимальная площадь зоны эвакуации составила 125 км2

(1979

г.).

Промышленные аварии с выбросом аммиака

Количество аварий на объектах содержащих аммиак очень значительно, но

большинство из них носит локальный характер. Анализ 11 крупных аварий с

выбросом аммиака приведенных в литературных источниках показывает, что

пять из них связаны с разрывами трубопроводов, две - с повреждением резер-

вуаров для хранения аммиака, четыре - с авариями железнодорожных цистерн и

автоцистерн. Суммарный выброс аммиака превысил 2000 тонн. В результате

этих аварий погибли 41 человек (табл.18).Наиболее характерными из них яв-

ляются две.

Авария на заводе по выпуску удобрений в г. Потчефструме (ЮАР) про-

изошедшая 13 июля 1973г. Размер утечки составил 38 т аммиака. В результате 186

аварии погибло 18 человек, причем 6 из них находились за пределами предпри-

ятия. Из людей работавших в радиусе 50 м от места аварии сразу же погибли 2

человека, а 5 были спасены, но умерли позже от последствий отравления. Из

работавших в радиусе 50...100 м на месте никто не умер, впоследствии умерли

5 человек. Было отмечено 65 случаев несмертельных отравлений.

Таблица 5.8.

Последствия крупных аварий с выбросом аммиака

Год

аварии

1968 1969 1970 1970 1971 1973 1973 1975 1976 1976

Масса,

аммиака,т

19 90 160 75 600 277 38 50 180 19

Погибло 6 9 0 0 0 0 18 0 2 6

Поражено 65 100

Авария автоцистерны с аммиаком произошедшая 11 мая 1976 года в г.

Хьюстоне (США). Произошел мгновенный выброс 19 тонн аммиака, погибло 6

человек, пострадало более 100 человек. В начальный период аварии образовав-

шееся облако аммиачно-воздушной смеси, было, тяжелее окружающего возду-

ха. Площадь следа этого облака составила 1 км2

.

Анализ сведений Госгортехнадзора России свидетельствует о том, что в

90-е годы на аммиачных холодильных установках зафиксирован ряд аварий

связанных с выбросом аммиака. В результате аварий пострадало несколько де-

сятков человек. Имеются и случаи гибели людей (табл. 5.9).

При возникновении аварии связанной с выбросом аммиака из технологи-

ческого оборудования происходит заражение территории в месте аварии и об-

разование зон химического заражения по направлению распространения зара-

женного воздуха.

Таблица 5.9.

Последствия аварий на аммиачных холодильных установках

Год

аварии

1990 1992 1992 1992 1995 1996 Всего

Город Нальчик СПб Новорос-

сийск

Сверд-

ловск

Белая

Глина

Улья-

новск

Погибло 6 1 - - 1 1 9

Поражено 3 16 10 - 3 32

Всего 9 1 16 10 1 4 41

гибель – 50 т/чел; Несмертельные поражения – 10 т/чел.

Промышленная авария с выбросом фосгена

Фосген является весьма важным химическим веществом для промышлен-

ности. Он является основным сырьем для производства полиуретанов. За все 187

время в промышленности произошла только одна авария с выбросом фосгена,

повлекшая многочисленные жертвы. Она произошла в Гамбурге в 1928 году.

Размер утечки составил 11 тонн фосгена, погибло 11 человек, получили пора-

жения различной степени тяжести 171 человек, пораженные находились в ра-

диусе 11 км от места аварии. Была проведена эвакуация на 1 день 350 жителей.

Гибель – 1 т/чел; Несмертельные поражения – 60 кг/чел.

Промышленные аварии с выбросом диоксина

Наиболее полные данные по зарубежным авариям с диоксином приведе-

ны в работе. В ней описаны 24 случая поражения диоксином. Из них 6 были

промышленными авариями с взрывами и выбросом диоксина в атмосферу. При

этом пострадало более 1500 человек (таблица 5.10). Принципиальной особен-

ностью таких аварий является возможность формирования чрезвычайно стой-

ких очагов химического заражения.

Таблица 5.10.

Последствия крупных аварий с выбросом диоксина

Год аварии 1949 1953 1956 1963 1968 1976 Все-

Страна США ФРГ Фран- го

ция

Гол-

ландия

Велико-

британия

Ита-

лия

Вещество 2,4,5-трихлорфенол

Погибло 0 0 0 0 0 0 0

Поражено 228 75 17 106 90 1000 1516

Несмертельные поражения – 2 грамма/чел.

Примером тому является авария в г. Севезо (Италия, 1976 г.) с выбросом

диоксина. Всего в атмосферу было выброшено 1,75 кг диоксина, а на местность

попало 250 грамм. При этом дегазация местности и объектов была связана со

снятием грунта, термической обработкой, другими трудоемкими методами и

продолжалась около 8 лет. В результате аварии никто не погиб, но было много

пострадавших, которые заболели хлоракне. Общая площадь заражения составила

17,1 км2

. Было эвакуировано более 800 человек.

Промышленная авария с выбросом метилизоцианата

Химическим аналогом аварии на Чернобыльской АЭС можно считать ка-

тастрофу в г. Бхопал (Индия, 1984 г.), в котором наиболее полно проявились

существенные особенности аварий на объектах с химически опасными компо-

нентами. В результате этой аварии было выброшено около 43 т метилизоциана-

та и продуктов его неполного термического разложения. Зоны заражения про-

дуктами выброса составила в глубину 5 км, в ширину более 2 км. Погибло 3150

человек, стали полными инвалидами около 20 тыс. человек, страдают различ-

ными заболеваниями от последствий отравления более 200 тыс. человек. Сразу

после аварии были госпитализированы 14 тыс. человек, 158 тыс. человек была

оказана амбулаторная помощь. Гибель – 14 кг/чел; Полные инвалиды 2 кг/чел;

Несмертельные поражения – 200 грамм/чел.188

Промышленная авария с выбросом окиси углерода

Окись углерода используется в производстве метанола и других спиртов,

а также служит совместно с хлором сырьем для получения фосгена, а в метал-

лургии она применяется в процессах карбонилирования для очистки никеля.

Окись углерода вызывает при отравлении большое количество леталь-

ных исходов. Но летальные исходы при отравлении окисью углерода обычно

случаются в условиях ограниченного пространства и чаще всего приводят к ги-

бели лишь одного человека. Так в Великобритании с 1907 по 1931 год произо-

шло 1899 случаев отравления окисью углерода, при этом 224 человека погибло.

В 1974 году в английской промышленности произошло 329 случаев отравления

окисью углерода, погибло 6 человек. Cамая крупная авария с выбросом окиси

углерода произошла в 1982 году на реке Мозель (Франция). При движении по

реке баржа врезалась в опору проходившего над рекой трубопровода с окисью

углерода. Трубопровод разорвался, произошел выброс газа, погибло 5 человек.

5.4. Опасности объектов содержащих источники ионизирующих излучений

5.4.1. Ионизирующие излучения и их характеристика

Под термином «радиация» обычно понимают ионизирующее излучение,

способное вызывать определенные изменения в живой и неживой материи.

Ионизирующим излучением (ИИ) считается любое излучение, взаимо-

действие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов

разных знаков.

Способность веществ испускать ионизирующие излучения называется ра-

диоактивностью. Вещества, испускающие ионизирующие излучения называют-

ся радиоактивными веществами.

Процессы, в результате которых возникает радиация, называются радиоак-

тивными процессами или радиоактивностью.

Радиоактивность – это процесс распада ядер атомов, сопровождающийся

ионизирующим излучением.

Радиоактивность может быть естественной или искусственной (наведен-

ной).

Ионизирующее излучение состоит из ионизирующих частиц. К ионизиру-

ющим частицам относят корпускулы и фотоны.

Корпускулы - частицы с массой покоя отличной от нуля.

Фотоны - кванты электромагнитного излучения с нулевой массой покоя.

Корпускулярное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из ча-

стиц с массой покоя, отличной от нуля. К корпускулярному ионизирующему 189

излучению относятся альфа-излучение, бета-излучение, протонное, нейтронное

излучения.

Альфа-излучение – корпускулярное излучение, состоящее из ядер атомов

гелия.

Бета-излучение – излучение, состоящее из электронов или позитронов.

р-излучение – излучение, состоящее из протонов.

n-излучение – излучение, состоящее из нейтронов.

ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

▼ ▼

Корпускулярное излучение Фотонное излучение

Альфа-излучение

Бета-излучение

Протонное излучение

Нейтронное излучение

Гамма-излучение

Характеристическое излучение

Тормозное излучение

Рентгеновское излучение

Рис. 5.7. Виды ионизирующих излучений

Фотонное излучение – электромагнитное косвенно ионизирующее излу-

чение. К фотонному ионизирующему излучению относят гамма-излучение, ха-

рактеристическое, тормозное и рентгеновское излучения.

Гамма-излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при изме-

нении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях

или при аннигиляции частиц.

Характеристическое излучение. Электромагнитное излучение, возника-

ющее при изменении энергетического состояния электрона атома. Имеет дис-

кретный энергетический спектр.

Тормозное излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при

уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Имеет непрерывный

энергетический спектр.

Рентгеновское излучение. Электромагнитное излучение, состоящее из

тормозного и характеристического излучений.

Источниками ионизирующих излучений (ИИИ) называют вещества или

установки, при использовании которых возникают ионизирующие излучения.

Современные ядерно-технические установки обычно представляют собой

сложные источники излучений. Любой источник излучения характеризуется:

видом излучения;

геометрией источника (формой и размером);

мощностью источника;

энергетическим составом;

временным распределением излучения;

угловым распределением излучения.190

Рис. 5.8. Формирование фотонных излучений

Активность источника ионизирующих излучений

Мощность источника ионизирующих излучений характеризуется его ак-

тивностью (А).

Под активностью (А) понимается среднее число атомов радиоактивного

вещества распадающихся в единицу времени.

Более строгим является следующее определение:

Под активностью (А) понимается отношение числа dN спонтанных (само-

произвольных) ядерных превращений, происходящих в источнике за интервал

времени dt, к этому интервалу.

А = dN/dt, (5.12)

где dN – число атомов РВ, распавшееся за интервал времени dt.

Отношение активности к массе, объему, площади или длине источника

называется удельной, объемной, поверхностной или линейной активностью ис-

точника соответственно.

Удельная активность радионуклида – отношение активности радионуклида

в образце к массе образца: Аm = А/m.

Объемная активность радионуклида – отношение активности радионукли-

да в образце к объему образца: АV = А/V.

Поверхностная активность радионуклида – отношение активности радио-

нуклида содержащегося на поверхности образца к площади поверхности этого

образца: АS = А/S.

Линейная активность радионуклида – отношение активности радионукли-

да содержащейся на длине образца к его длине: АL = А/L

Изменение активности во времени описывается экспоненциальной зависи-

мостью получившей название Закон радиоактивного распада:

Аt = A0×exp(-λ·t), (5.13)

γ - излучение

Характеристическое излучение

Тормозое

излучение

Характеристическое излучение

Рентгеновское излучение191

где A0 – активность радионуклида в источнике в начальный момент времени

(t=0);

λ – постоянная распада (отношение доли ядер радионуклида, распадаю-

щихся за интервал времени dt, к этому интервалу).

λ = 0,693/T½, (5.14)

где T½ – период полраспада радионуклида (время, в течение которого число

ядер в результате радиоактивного рампада уменьшается в 2 раза). 0,693 = ln2.

На практике часто вместо экспоненциального закона изменение активно-

сти во времени определяется степенной зависимостью, предложенной Веем и

Вигнером:

n

t

t

t

A A



















 

0

0

,

(5.15)

где A0 – активность осколков деления в момент времени t0;

At – активность осколков деления в момент времени t;

n – коэффициент, зависящий от изотопного состава источника ионизиру-

ющего излучения и от времени прошедшего после аварийного выброса или

ядерного взрыва.

Для практических расчетов в широком диапазоне времени принимают:

n = 0,4 (для радиационной аварии);

n = 1,2 (для ядерного взрыва).

Единица активности радионуклида–беккерель (Бк). 1Бк=1расп/с.

Беккерель равен активности источника в котором за время 1 сек происхо-

дит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности

– кюри (Ки).

Кюри – это активность источника в котором за время 1 сек происходит 37

миллиардов спонтанных ядерных превращений

(1 Ки = 3,7·1010 Бк) (1 Ки/км2 = 37000 Бк/м2).

Свяжем массу m радионуклида в граммах (без учета массы неактивного

носителя) с его активностью А в беккерелях. m = N×ma, где ma – масса одного

атома в граммах. ma = Ма/Na,

где Ма – молекулярная масса,

Na – постоянная Авогадро, Na = 6,022×1023 моль-1.

А = 4,17×1023 ×m/ (Ма×T½) (5.16)

Для описания источников кроме активности (удельной активности) источ-

ника (изотопа) используют такие характеристики как: выход реакции, период

полураспада, энергетическое распределение излучения.

Дозовые характеристики ионизирующего излучения

Объектом защиты от ИИ является человек. Мерой воздействия ИИ на че-

ловека является доза.

Различают следующие виды доз: экспозиционная, керма, поглощенная, эк-

вивалентная, эффективная.192

Экспозиционная доза Х – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов

одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны и позитроны,

освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полно-

стью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:

Х = dQ/dm (5.17)

Единицы измерения: Кл/кг; рентген. [1Р = 2,58×10-4 Кл/кг], [1Кл/кг = 3876

Р].

Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного

излучения в воздухе, при энергии фотонов до 3 Мэв.

В иностранной литературе экспозиционную дозу называют также - ионной.

В настоящее время (с 1.01.1990г.) использование экспозиционной дозы не ре-

комендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза была введена только

для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях сме-

шанного излучения разных видов.

Керма. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излуче-

ний всех видов используют понятие «керма» (kerma – аббревиатура от англий-

ских слов kinetic energy released in material).

Керма К – это отношение суммы первоначальных кинетических энергий

dWK всех заряженных ионизирующих частиц, образованных под действием

косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества к массе

dm вещества в этом объеме:

К = dWK / dm (5.18)

Керма удобна тем, что она применима как для фотонов, так и для нейтро-

нов в любом диапазоне доз и энергий излучения. Единицы измерения: грей. 1

Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза ионизирующего излучения D – это отношение сред-

ней энергии dŴ, переданной ионизирующим излучением веществу в элемен-

тарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D = dŴ/dm (5.19)

То есть поглощенная доза - это отношение энергии поглощенной веще-

ством, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100

рад.

Эквивалентная доза. Для разных видов излучения биологический эффект

при прочих равных условиях, в том числе и при одинаковой поглощенной дозе,

оказывается различным. При одной и той же поглощенной дозе радиобиологи-

ческий эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Для

сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощенной

дозой различных видов излучения, используют понятие относительной биоло-

гической эффективности излучения (ОБЭ) или коэффициента качества излучения

WR.

Мы его будем называть «коэффициент качества излучения».

Для λ-квантов и β-частиц любых энергий WR = 1;193

Для нейтронов WR от 5 до 10;

Для α-частиц WR = 20.

Таким образом, эквивалентная доза НТ,R – это поглощенная доза в органе

или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида излу-

чения, WR.

НТ,R = WR.× DT,R (5.20)

где DT,R средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;

WR – взвешивающий коэффициент для излучения R (коэффициент каче-

ства).

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной

единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.

1 Зв = 100 бэр или 1бэр = 0,01 Зв.

Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению.

Поэтому в последние годы для случаев неравномерного облучения разных ор-

ганов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.

Эффективная доза Е – сумма произведений эквивалентных доз в органах

и тканях человека НТ на взвешивающие коэффициенты для этих органов и тка-

ней WT.

 

T

E WT HT

, (5.21)

где НТ - эквивалентная доза в органе или ткани Т;

WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.

Сумма всех коэффициентов WT равна единице. При равномерном облуче-

нии всего организма эквивалентная доза в каждом органе или ткани одна и та

же

НТ = Н, и, следовательно, Е = Н.

Коэффициент Wт имеет следующие значения: половые железы - 0,2; кост-

ный мозг - 0,12; кишечник - 0,12, желудок - 0,12, легкие - 0,12; мочевой пу-

зырь - 0,05, молочные железы - 0,05, печень - 0,05, пищевод - 0,05, щито-

видная железа - 0,05; кожа - 0,01; кости - 0,01; остальные органы - 0,05. Едини-

цы измерения эффективной дозы – зиверт.

∑WТ = 0,2 + 4×0,12 + 6×0,05 + 2×0,01=1.

Эффективная коллективная доза(S) - это эффективная доза, полученная

группой людей от какого-либо источника радиации. Эффективная коллективная

доза является мерой коллективного риска возникновения стохастических эф-

фектов облучения. Она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Еди-

ница измерения эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел-Зв),

внесистемная – человеко-бэр (чел-бэр):





n

i

S Ei

1 ,

(5.22)

где n – число людей.194

Мощность дозы (уровень радиации) – это отношение приращения дозы

(D, K, X, H, E, S) за интервал времени dt к величине этого интервала.

Мощность экспозиционной дозы: Xˆ  dX / dt [Р/час ]

Мощность кермы: Kˆ  dK / dt [Гр/час]

Мощность поглощенной дозы Dˆ  dD/ dt [Гр/час]

Мощность эквивалентной дозы Hˆ  dH / dt [Зв/час]

Мощность эффективной дозы Ê = dE/dt [Зв/час]

При проведении практических расчетов обычно дозу, вне зависимости от

ее вида обозначают буквой D, а мощность дозы обозначают буквой Р.

Применив степенную зависимость Вигнера – Вея, получим:

n

t

t

t

Р Р



















 

0

0

,

(5.23)

где Р0 – мощность дозы в момент времени t0;

Рt – мощность дозы в момент времени t.

Для ядерного взрыва (n = 1,2):

D = 5,0×( tн Рн ∙– tк Рк) (5.24)

Для радиационной аварии (n = 0,4):

D = 1,7×( tк∙Рк – tн∙Рн) (5.25)

Фоновое облучение человека

Фоновое облучение человека создается космическим излучением, а также

естественными и искусственными радиоактивными веществами, содержащими-

ся в теле человека и в окружающей среде. В соответствии с Законом РФ №3-ФЗ

«О радиационной безопасности населения» фоновое облучение (ФО) делят на

две составляющие:

естественный радиационный фон (ЕРФ);

техногенно измененный радиационный фон (ТИРФ).

Кроме радиационного фона, облучение человека в повседневных условиях

(ОЧП) складывается из облучения при медицинских процедурах (ОМП) и об-

лучение при использовании бытовой техники (ОБТ):

φ = dФ/dt [м-2

·с-1

] [см-2

с

-1

]. (5.26)

ОЧП = ЕРФ + ТИРФ + ОМП + ОБТ

Наибольший вклад вносят источники, имеющие природное происхождение

(ЕРФ). Причем эта доза в два раза выше техногенной, регламентированной для

населения за год. В Законе «О радиационной безопасности населения» даны

следующие определения:

Естественный радиационный фон – это доза излучения, создаваемая кос-

мическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно 195

распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых

продуктах и организме человека.

Техногенно измененный радиационный фон – это естественный радиаци-

онный фон, измененный в результате деятельности человека.

Таблица 5.11.

Облучение человека в повседневных условиях

ОБЛУЧЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА В ПОВСЕДНЕВНЫХ УСЛОВИЯХ

▼ ▼ ▼

Естественный радиаци-

онный фон

(ЕРФ)

Техногенно измененный

радиационный фон

(ТИРФ)

Медицина и бытовая

техника

(ОМП, ОБТ)

1. Внутреннее облучение

от земной радиации 1,325

мЗв/год.

2. Внешнее облучение от

земной радиации 0,350

мЗв/год.

3. Внутреннее облучение

от космических излуче-

ний:

0,015 мЗв/год.

4. Внешнее облучение от

космических излучений

0,3 мЗв/год.

Таким образом, средняя

годовая эффективная

доза (Е) внутреннего и

внешнего облучения за

счет ЕРФ составляет

примерно

1. Радиационный фон от

радиоактивных осадков

ядерных взрывов – 0,02

мЗв/год.

2. Радиационный фон от

объектов атомной энер-

гетики – 0,001 мЗв/год.

1. Медицинские обсле-

дования – 1 мЗв/год.

2. Облучение от элек-

тронной аппаратуры –

0,01 мЗв/год.

1,990 мЗв/год. 0,021 1,010

ЕРФ характеризуется средней годовой эффективной дозой (Еерф) внутрен-

него и внешнего облучения за счет всех природных радионуклидов содержа-

щихся в окружающей среде (земная радиация и космические излучения). Еерф

находится в пределах 1,68…1,91 мЗв (примерно 2 мЗв).

Как видно из таблицы 5.11, внутреннее облучение, получаемое людьми за

счет поступления РН естественного происхождения в организм с пищей, водой

и воздухом составляет примерно 2/3 от общей дозы: 10…15% этой дозы прихо-

дится на РН углерода-14 (

14

6С ), калия-40 (19

40К ) и трития (1

3Н ). Основная же часть

дозы облучения обусловлена РН ряда Урана-238 (

238

92U ) и Тория-232 (

232

90Th ). От-

дельные из них поступают с пищей:196

Так Свинец-210 (

210

82Pb ) и Полоний-210 (

210

84Po ) концентрируются в рыбе и

моллюсках.

Мясо северных оленей имеет высокое содержание Полония-210 (

210

84Po ), так

как лишайники селективно концентрируют этот РН.

Однако наиболее весомый вклад в величину внутреннего облучения вно-

сит Радон-222 (

222

86Rn ). Он имеет период полураспада Т1/2 = 3,85 дня. Радон-222

(

222

86Rn ), вместе с продуктами своего распада дает 1…1,2 мЗв (3/4 годовой инди-

видуальной дозы за счет облучения от земных источников радиации). Основ-

ными источниками поступления радона являются:

земная поверхность с высоким содержанием РН уран-ториевого ряда

(скальный грунт, отдельные виды глинозема и т.д.);

строительные материалы (отдельные типы гранитов, пемза, фосфогипс,

кирпич из красной глины, доменный шлак, зольная пыль после сгорания угля и

т.д.);

природный газ, сгораемый в невентилируемых помещениях;

вода, особенно опасен радон, распыленный в ванной комнате, так как его

поражающее действие на легкие наиболее высокое. Так его концентрация в

ванной комнате в среднем в три раза выше, чем на кухне и в 40 раз выше, чем в

жилых помещениях.

Опасность радона обусловлена поражающим действием альфа и гамма из-

лучения с достаточно высокой энергией.

Техногенно измененный радиационный фон – это естественный радиаци-

онный фон, измененный в результате деятельности человека. Он складывается

из двух составляющих:

радиационный фон от радиоактивных осадков ядерных взрывов;

радиационный фон от объектов атомной энергетики.

Радиационный фон от радиоактивных осадков ядерных взрывовю. Начи-

ная с 40-х годов, когда впервые были произведены ядерные взрывы, практиче-

ски все население планеты подверглось и продолжает подвергаться облучению,

обусловленному наличием в различных природных средах РН, образованных в

результате деления ядерных материалов, применяемых в ЯБП.

Основной вклад в ожидаемую эффективную эквивалентную дозу облуче-

ния населения дают только несколько РН осколочного происхождения:

Цезий-137 (

137

55Cs); Цирконий-95 ( 40

95Zr ); Стронций-90 ( 38

90Sr )

и наиболее долгоживущий Углерод-14 (

14

6С ).

Так если Цирконий-95 ( 40

95Zr ) к сегодняшнему дню прекратил свое пора-

жающее действие, а Цезий-137 (

137

55Cs) и Стронций-90 ( 38

90Sr ) наполовину распа-

лись, то Углерод-14 (

14

6С ) потерял лишь 7% своей активности.

Суммарная ожидаемая коллективная доза от всех ЯВ, произведенных в

мире к настоящему времени составляет около 307млн. чел-Зв. К 2000 году че-

ловечество получило всего около 20% от этой дозы. На сегодняшний день фон

от осадков ЯВ дает 0,02 мЗв в год.197

Радиационный фон от объектов атомной энергетики. При отсутствии

аварий объекты атомной энергетики дают ожидаемую коллективную дозу об-

лучения 5,5чел-Зв на каждый ГВт-год по короткоживущим РН и 670 чел-Зв по

долгоживущим. Эти цифры не учитывают вклад РАО в ожидаемую дозу, кото-

рая оценивается в 1…2% от указанных выше значений. Годовая эффективная

доза каждого жителя Земли от объектов атомной энергетики оценивается менее

1% от естественного уровня радиации и составляет 0,001 мЗв/год.

Доза облучения, создаваемая антропогенными источниками (за исключе-

нием облучений при медицинских обследованиях), невелика по сравнению с

естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением

средств коллективной защиты.

Рассеивание в атмосфере радионуклидов, содержащихся в выбросах, при-

водит к формированию зон загрязнения около источника выбросов. Обычно зо-

ны антропогенного облучения жителей, проживающих вокруг предприятий по

переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, колеблются от 0,1 до

65 % естественного фона излучения.

Миграция радиоактивных веществ в почве определяется в основном ее

гидрологическим режимом, химическим составом почвы и радионуклидов.

Меньшей сорбционной емкостью обладают песчаная почва; большей – глини-

стая, суглинки и черноземы.

Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывает,

что ведение сельскохозяйственного производства недопустимо на территориях

при плотности загрязнения выше 80 Ки/км2

, а на территориях, загрязненных до

40...50 Ки/км2

, необходимо ограничивать производство семенных и техниче-

ских культур, а также кормов для молодняка и откормочного мясного скота.

При плотности загрязнения 15...20 Ки/км2 по

137

55Сs сельскохозяйственное произ-

водство вполне допустимо.

Источники ИИ используемые в медицине. Ионизирующее излучение ис-

пользуются для лечения людей. Средняя доза, получаемая населением при

рентгенологических обследованиях, определяется генетически значимой экви-

валентной дозой (ГЗД). В 1986 году ГЗД составляла: Великобритания - 120

мкЗв, Япония - 150 мкЗв, СССР - 230 мкЗв. По данным специалистов, средняя

эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников в медицине

составляет около 1 мЗв (0,1 Бэр).

Предельные дозовые значения для медицинских процедур на сегодняш-

ний день не установлены. В НРБ 99 устанавливается что для здорового челове-

ка годовая доза не должна быть выше 1 мЗв.

Электронная аппаратура. Телевизоры и другая электронная аппаратура, где

используются электровакуумные приборы с напряжением более 20 кВ, являют-

ся источником мягкого рентгеновского облучения, они дают вклад 0,01мЗв/год

(1мбэр/год). Для телевизоров допускается мощность экспозиционной дозы 100

мкР/час на расстоянии 10 см.

Таким образом, человек получает за счет фонового облучения, медицин-

ских процедур и облучения от электронной аппаратуры 198

2 + 1 + 0,01 = 3 мЗв/год. (5.27)

Таблица 5.12.

Показатели радиационного облучения

№ Составляющие радиационного облучения Величина облучения

1 Естественный радиационный фон (ЕРФ); 1,68…1,91 мЗв/год

(≈2мЗв/год)

2 Радиационный фон от радиоактивных осадков

ядерных взрывов (РФЯВ);

+ 0,02 мЗв/год

3 Радиационный фон от объектов атомной энерге-

тики (РФАЭ).

+ 0,001 мЗв/год

Радиационный фон = 10…25 мкР/час

(≈15 мкР/час)

4 Медицинские обследования + 1 мЗв/год

5 Облучение от электронной аппаратуры + 0,01 мЗв/год

Облучение человека в повседневных условиях = 3 мЗв/год

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах РФ, го-

довая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентге-

нодиагностических обследований достигает 3000...3500 мкЗв/год (средняя на

Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год).

Требования к ограничению облучения

Требования устанавливаются в соответствии с ФЗ№3 «О радиационной

безопасности населения», Нормами радиационной безопасности (НРБ) и Ос-

новными санитарными правилиами обеспечения радиационной безопасности

(ОСПОРБ).

Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

персонал (группы А и Б);

все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их произ-

водственной деятельности.

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

основные пределы доз (ПД), приведенные в таблице 5.13;

допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионукли-

да, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся про-

изводными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП),

допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые

удельные активности (ДУА) и другие;

контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.).

Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиаци-

онной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воз-

действие будет ниже допустимого. ПД устанавливаются Закон РФ №3-ФЗ «О

радиационной безопасности населения».199

Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни об-

лучения персонала группы Б, равны 1/4 значений для персонала группы А.

Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное

обучение с использованием источников излучения, годовые дозы не должны

превышать значений, установленных для персонала группы Б.

Таблица 5.13.

Основные пределы доз

Нормируемые ве-

личины

Пределы доз

Персонал (группа А) Население

Эффективная доза 20 мЗв в год в среднем

за любые последова-

тельные 5 лет, но не бо-

лее 50 мЗв в год

1 мЗв в год в среднем за

любые последовательные

5 лет, но не более 5 мЗв в

год

Эквивалентная

доза за год:

-в хрусталике глаза 150 мЗв 15 мЗв

-в коже/ кистях и

стопах

500 мЗв /500 мЗв 50 мЗв /50 мЗв

Нормируемые величины дозовых нагрузок для персонала составляют: эф-

фективная доза - 20 мЗв/год (2 Бэр/год) за любые последовательные 5 лет, но

не более 50 мЗв/год; эквивалентная доза за год для хрусталика глаза - 150 мЗв,

для кожи, кистей и стоп - 500 мЗв.

Эффективная доза для персонала не должна превышать за период трудовой

деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а дли населения за период жизни (70 лет) – 70

мЗв. Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы природного и

медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На

эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Так доза от медицинского обследования для здоровых людей не должна пре-

вышать 1 мЗв/год.

В помещениях естественный фон не должен быть выше уровня радиации

на открытой местности на 0,2 мкЗв/час (20 мкР/час), то есть

Рдоп.пом ‹ Ротк.мест+20мкР/ч.

При превышении 30 мЗв/месяц – временное отселение.

Планируемое облучение персонала группы А выше установленных преде-

лов доз при ликвидации или предотвращении аварии может быть разрешено

только в случае необходимости спасения людей или предотвращения их облу-

чения. Планируемое повышенное облучение допускается для мужчин старше

30 лет лишь при их добровольном письменном согласии, после информирова-

ния о возможных дозах облучения и риске для здоровья.200

5.4.2. Радиационно опасные объекты

Ядерный топливный цикл

Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) - это вся последовательность повторяю-

щихся производственных процессов, начиная от добычи топлива (включая про-

изводство электроэнергии) и кончая удалением радиоактивных отходов.

В зависимости от вида ядерного топлива (ЯТ) и конкретных условий ЯТЦ

могут различаться в деталях, но их общая принципиальная схема сохраняется.

Рис. 5.9. Обобщенная схема ядерного топливного цикла

Добыча руды. Урана в земной коре (3-4) 10-4%. Он рассеян в горных поро-

дах, почве, воде морей и океанов. Урана в 1000 раз больше, чем золота, в 30 раз

больше серебра и столько же, сколько цинка и свинца. Небольшая часть урана

сконцентрирована в месторождениях, где его в 102

-103 больше, чем в среднем.

Добыча урановой руды осуществляется комплексно (например, золотоура-

новые месторождения в ЮАР и ураново-фосфатные месторождения во Флори-

де), шахтным, либо карьерным способом, а также методом выщелачивания без

выемки руды на поверхность.

Переработка руды. Урановые руды содержат рудные минералы с ураном,

и пустую породу, которую надо устранить, получив химические концентраты

урана. Производят дробление и измельчение исходной руды (кроме случаев

подземного выщелачивания), выщелачивание (перевод урана из руды в рас-

твор), селективное выделение урана из растворов. Очень часто перед выщела-

1. Добыча и переработка руды

2. Очистка урана от примесей и разделение изотопов

3. Изготовление тепловыделяющих элементов и сборок.

4. Использование ядерного горючего в реакторах.

5. Хранение и транспортировка отработанного ядерного топлива.

6. Радиохимическая переработка отработанного ядерного топлива.

7. Хранение и захоронение радиоактивных отходов. 201

чиванием руду обогащают различными методами (радиометрический, гравита-

ционный и флотационный на различии смачивания минералов). При добыче

руд с содержанием, например 0.1%, для получения 1 т U3O8 необходимо из-

влечь из недр 1000 т руды, не считая пустой породы от проходок. Поэтому

обычно гидрометаллургические заводы, перерабатывающие руду, сооружаются

рядом с рудниками и карьерами.

Аффинаж. Полной очистки химических концентратов урана достичь не

удается (U3O8 - в одних концентратах 60-80%, в других 95-96%). Такой уран не

годится для топлива. При аффинаже завершается очистка соединений урана от

примесей и, особенно от элементов, обладающих свойством захвата нейтронов

(гафний, бор, кадмий, европий, гадолиний, самарий). Методы аффинажа разно-

образны, в результате получаются осадки урановых солей, из которых прокали-

ванием и получают чистые оксиды урана: UO3, U3O8 и UO2 - важнейшие про-

межуточные продукты уранового производства.

Производство UF6 и разделение изотопов. Современная ядерная энергети-

ка с реакторами на топливных нейтронах базируется на слабообогащенном (2-

5%) 235U урановом топливе. В реакторах на быстрых нейтронах, а также в ис-

следовательских и транспортных реакторах используется уран с ещё более вы-

соким содержанием 235U (до 93%). Следовательно, прежде чем изготавливать

топливо, природный уран, содержащий только 0.72% 235U, необходимо обога-

тить - разделить изотопы 235U и 238U. Используются физические методы (газо-

диффузионный и центробежный). В обоих методах применяют UF6, для чего

фторируют различные соединения урана. Сначала из оксидов урана с помощью

HF получают тетрофторид UF4, а затем UF6. При фторировании попутно гекса-

фторид урана очищается от примесей, т.е.продолжается аффинаж. Метод диф-

фузии основан на явлении молекулярной диффузии через пористую перегород-

ку с мельчайшими отверстиями. При тепловом равновесии молекулы 235UF6 об-

ладают большей средней скоростью теплового движения и поэтому чаще уда-

ряются о перегородку, проникают через нее, а 238UF6 будут концентрироваться

перед перегородкой. 235U в количестве 0.25-0.3% находится в отвале и исполь-

зуется в дальнейшем, как воспроизводящий материал в реакторах-

размножителях для производства плутония.

Изготовление топлива. Обогащенный уран служит исходным сырьем для

изготовления топлива ядерных реакторов. Ядерное топливо применяется в ре-

акторах в виде металлов, сплавов, оксидов, карбидов, нитритов и других топ-

ливных композиций, которым придается определенная конструктивная форма.

Конструкционной основой ядерного топлива в реакторе является ТВЭЛ, состо-

ящий из сердечника (топлива) и оболочки. В каждом из реакторов ВВЭР и

РБМК содержится около 50000 ТВЭЛов, заполненных таблетками из диоксида

урана. Все ТВЭЛы объединяются в тепловыделяющие сборки (ТВС). На пред-

приятиях, производящих ЯТ получают порошок диоксида урана из UF6, изго-

товляют спеченные таблетки, трубчатые оболочки ТВЭЛов, упаковывают таб-

летки в оболочки, изготавливают ТВС для непосредственного использования в 202

реакторе. Топливо поступает в реактор и обеспечивает получение электроэнер-

гии.

Отработавшие ТВС выгружаются из реактора и затем либо надежно и без-

опасно хранят, либо перерабатывают.

Хранение, транспортировка и радиохимическая переработка отходов

ядерного топлива (ОЯТ). В процессе радиохимической переработки из ОЯТ в

первую очередь извлекаются делящиеся нуклиды для повторного использова-

ния в качестве ЯТ. Кроме того, извлекаются другие ценные элементы. Актив-

ность ОЯТ настолько высока, что его невозможно перерабатывать сразу после

выгрузки из реактора, поэтому ОЯТ хранится (выдерживается) в охлаждающих

бассейнах на АЭС перед транспортировкой в течение трех лет.

Транспортирование ОЯТ от АЭС на радиохимический завод - важная ста-

дия топливного цикла. Высокая активность перевозимого, значительное оста-

точное тепловыделение до десятков КВт на тонну, наличие делящихся веществ

- требует принятия особых мер. ОЯТ помещают в специальные контейнеры

массой от 30 до 100 т, на долю ОЯТ приходится лишь 2-5% общей массы. При-

меняются специальные ж/д вагоны, автотрейлеры и плавучие суда.

Поступившие на радиохимический завод ОЯТ перегружают под водой из

контейнеров в бассейны-хранилища с толщей воды, обеспечивающей радиаци-

онную защиту. Все операции выполняют с дистанционным управлением. Кон-

тейнеры размещают в специальных стеллажах, чтобы исключить критическую

массу. Из бассейнов ТВС поступают в отделение резки, где режутся на куски.

Разрезанные сборки попадают в растворители с азотной кислотой, где осу-

ществляется выщелачивание (извлечение) урана, плутония, других ценных эле-

ментов, затем производится их переработка, после чего уран и плутоний пере-

водятся в раствор, не содержащий продуктов деления.

Хранение и переработка радиоактивных отходов. В зависимости от

удельной активности твердые, жидкие и газообразные радиоактивные отходы

делят на три категории. Например, жидкие отходы классифицируются так: низ-

коактивные - менее 3.7×105 Бк/л, среднеактивные от 3.7×105 до 3.7×1010 Бк/л и

высокоактивные - больше 3.7×1010 Бк/л. Признана оптимальной следующая

схема переработки ОЯТ:

Хранение в жидкой форме для снижения остаточного тепловыделения;

Отверждение выдержанных жидких отходов и временное хранение в кон-

тролируемых условиях;

Окончательное захоронение отвержденных отходов в стабильных геологи-

ческих формациях;

Характеристика радиационно опасных объектов

К радиационно опасным объектам относятся:

1. Атомные реакторы.

2. Космические корабли с ЯЭУ

3. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы.

4. Ядерные боеприпасы.203

5. Хранилища и могильники.

6. Радиохимические лаборатории.

Кроме того, сейчас широко используются различные радиоизотопные при-

боры (РИПы) как пожарные извещатели, уровнемеры и т.п.

На начало 21 века в 27 странах мира было 430 энергоблоков на АЭС и 580

ядерных реакторов на судах.

К основным радиационно-опасным объектам России относятся 29 энерго-

блоков на 9 АЭС (31 на 10) примерно 20 ГВт, 113 исследовательских ядерных

установок, 12 промышленных предприятий топливного цикла, 30 исследова-

тельских организаций, 9 атомных судов с 15 ЯЭУ, 13000 предприятий, исполь-

зующих РВ, 16 региональных комбинатов по переработке и захоронению ради-

ационно активных отходов.

Атомные реакторы.Все типы атомных реакторов являются опасными источ-

никами радиоактивного заражения, т.к. в них в процессе работы накапливается

большое количество радиоактивных веществ. В атомном реакторе цепная реак-

ция идет в специальном устройстве - тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе).

ТВЭЛ имеет оболочку из цирконий-ниобиевого сплава или нержавеющей стали,

внутри которой помещаются таблетки из окиси плутония или урана нужной степени

обогащения.

В процессе работы ядерного реактора в ТВЭЛах происходит выделение

энергии, которая передаётся через стенки ТВЭЛа теплоносителю. При этом в реак-

торе происходит накопление радионуклидов, как за счёт деления ядерного го-

рючего, гак и за счёт активации нейтронами ядерного горючего и элементов, вхо-

дящих в конструкцию ядерного реактора

При нормальной работе ядерного реактора температура стенок ТВЭЛа со-

ставляет около 800°С (внутри ТВЭЛа до 2500°С), тепло от них отводится за счёт

охлаждения водой, которая нагревается до 285 - 320°С на выходе из реактора,

частично превращаясь в пар и создавая давление в системе 7 - 1 6 МПа в зависимо-

сти от типа ядерного реактора.

При таких параметрах работы ТВЭЛа часть продуктов деления находится в па-

рообразном состоянии и способна проникать через микротрещины в стенках

ТВЭЛа в окружающую среду, загрязняя пароводяную смесь радиоактивными

веществами.

При работе реактора постоянно происходит утечка РВ эти РВ выходят в ат-

мосферу через вентиляционную трубу. При нормальной работе это неопасно. В слу-

чае аварии на АЭС выход РВ в атмосферу резко увеличивается и представляет

опасность для персонала и населения, проживающего вблизи АЭС.

Космические корабли с ЯЭУ. Космические корабли с ЯЭУ используют

плутоний-238, который выделяет в 280 раз больше энергии, чем оружейный

плутоний-239 и соответственно в 280 раз более радиоактивен. Всего 450 грам-

мов плутония-238 при его равномерном распределении в атмосфере достаточ-

но, чтобы вызвать рак у всех людей, населяющих Землю. В 1964 г. американ-

ский "Транзит" с радиоизотопным генератором потерпел аварию и сгорел в ат-204

мосфере над Индийским океаном. Над Землей было рассеяно более 950 г плу-

тония-238.

В 1978 г. советский "Космос-945" с ЯЭУ разрушился, войдя в плотные

слои атмосферы, многотонная масса вместе с 37.1 кг ОЯТ испарилась и была

рассеяна, что привело к РЗ 100 тыс. км

2 Канады.

Сегодня угрозу представляет американский космический зонд - "Кассини",

запущенный в 1997 с реактором на 32.7 кг плутония-238. В августе 1999 г. он

пролетел на расстоянии 500 км. от Земли; в случае аварии по оценке NASA 5

млрд. человек могут получить радиотоксичное поражение.

Всего с ЯЭУ в космос было запущено 48 космических аппаратов (36 -

наши, 12 - американских). На 6-ти из них были аварии.

Хранилища и могильники. Твердые и жидкие радиоактивные отходы, об-

разующиеся при эксплуатации АЭУ, подлежат временному хранению в специ-

альных хранилищах. В настоящее время количество радиоактивных отходов в

РФ каждый год возрастает, а переработка их из-за нехватки производственных

мощностей радиохимических заводов не осуществляется. В С.-Петербургском

регионе в г. Сосновый Бор функционирует специализированный комбинат по

захоронению жидких и твердых РАО, поступающих с Ленинградской АЭС, а

также других объектов, оснащенных ядерными реакторами и радиохимически-

ми лабораториями. На этом комбинате предусматривается переработка РАО,

дезактивация спецодежды и белья. Емкость хранилищ составляет 40 тыс.м3

.

В области находится два бетонированных захоронения с оборудованием,

не подлежащим дезактивации, с атомного ледокола “Ленин”. В приемниках

указанных могильников уровень излучений составляет 1500 мкР/ч. В регионе

имеются опасные в радиационном отношении места сброса и захоронения раз-

личного рода РАО и материалов, осуществлявшихся в 40-50 годы без должных

мер безопасности и долгосрочного прогноза поведения и распространения ра-

дионуклидов в ОПС. К таким местам относится участок Васильевского острова

в районе Шкиперского протока (5 квартал). Здесь обнаружены загрязненные

радиоактивными веществами пласты грунта, которые вытянуты в сторону по-

нижения рельефа. В пробах содержатся радиоизотопы цезия, стронция, а также

-активные радионуклиды.

5.4.3. Радиационные аварии

Закон РФ №3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» гласит: «Ра-

диационная авария - потеря управления источником ионизирующего излуче-

ния, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями ра-

ботников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые

могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм

или к радиоактивному загрязнению окружающей среды».

Наиболее опасными являются аварии на АЭС. Второе место по радиаци-

онной опасности занимают хранилища радиоактивных отходов (особенно жидких), 205

а затем следуют транспортные средства на ядерных двигателях (надводные корабли,

подводные лодки, атомные ледоколы, лихтеровозы и др.), радиохимические за-

воды и другие объекты ядерного комплекса.

Аварии с выходом РВ в окружающую среду принято классифицировать по

границе распространения и количеству вышедших при аварии радиоактивных ве-

ществ. Для классификации аварий в России используется Международная шкала

МАГАТЭ. Шкала разделена на две большие части. Нижние три класса (I - 3) отно-

сятся к происшествиям (инцидентам), а верхние классы (4 - 7) - к авариям. Класси-

фикация аварий на АЭС приведена в табл. 5.14.

Таблица 5.14.

Характеристика событий на АЭС

Класс, название, пример

аварии

Критерий

7 класс

Глобальная авария

(Чернобыль, СССР,26.04.86)

Большой выброс - значительный ущерб здоро-

вью людей и окружающей среде. Величина

выброса по J131

- более:1016 Бк.

6 класс

Тяжёлая авария

(Виндскейл, Англия, 1957 г.)

Значительный выброс полная реализация

внешнего противо-аварийного плана на огра-

ниченной территории. Величина выброса J

131

1015

- 1016 Бк.

5 класс

Авария с риском для окружающей

среды (Три Майл Айленд,США,

1979г.)

Ограниченный выброс частичная реализация

внешнего противоаварийного плана на ограни-

ченной территории. Величина выброса J

131 от

1014 до 1015 Бк.

4 класс

Авария в пределах АЭС

(Сант-Лоурент, Франция, 1980 г.)

Небольшой выброс - облучение лиц из насе-

ления порядка нескольких мЗв. Применение

плана защитных мероприятий маловероятно.

3 класс

Серьёзное происшествие (Ле-

нинградская АЭС, 1975г.)

Очень небольшой выброс - облучение насе-

ления ниже доли от установленного преде-

ла дозы, порядка десятых долей мЗв.

2 класс

Происшествия средней тяжести. –

1 класс

Незначительное происшествие. –

0

Ниже шкалы –

На стадии проектирования АЭС рассматривается набор проектных аварий

и мероприятий по локализации и ликвидации их последствий, в том числе и макси-

мальная проектная авария, в результате которой оплавляются аварийные ТВЭ-

Лы и радиоактивное заражение выше допустимых величин имеет место за преде-206

лами территории АЭС. Радиационные последствия такой аварии используются

для подготовки защитных мероприятий в 30 км зоне АЭС.

Опасность для населения и предприятий, размещённых вблизи АЭС, создают

аварии с оплавлением активной зоны, вероятность таких аварий на наших АЭС оце-

нивается фактором риска 10-3 – 10-4

, т.е. одна авария на одном ядерном реакторе в

течение 1 -10 тысяч лет при неблагоприятном стечении обстоятельств. С возраста-

нием количества ядерных реакторов в стране вероятность аварии растёт.

Другая классификация

Все аварии делят на:

проектные (аварии, которые могут быть локализованы системами внутрен-

ней безопасности объекта).

запроектные (аварии, которые не могут быть локализованы системами

внутренней безопасности объекта).

Категории аварий:

локальная (РВ не выходят за пределы промплощадки);

местная (РВ не выходят за пределы санитарной зоны);

средняя – (РВ выходят за пределы санитарной зоны, но не выходят за пре-

делы 30 км зоны);

крупная (облучение более 1 млн. чел. по 30 мЗв и РВ, выходят до 100 км).

Три фазы развития аварий:

Ранняя – завершение формирования первичного следа радиоактивного об-

лака. Наиболее интенсивное радиационное воздействие на население и окру-

жающую среду. Продолжительность 10 суток. Эта авария опасна внешним

(гамма), (бета) излучением от радиационного облака и РЗ местности.

Средняя – характеризуется наличием ограничений жизнедеятельности

населения в зонах радиоактивного заражения местности и систем контроля ра-

диоактивного облака до принятия всех мер защиты. Продолжительность 1 год.

Опасна внешним (гамма)-излучением РЗМ от радиоактивного заражения

местности.

Поздняя – характеризуется восстановлением обычной системы жизнедея-

тельности населения и контроля радиационной обстановки. Продолжитель-

ность – до снятия всех ограничений. Опасна как средняя фаза.

Зоны поздней фазы подразделяются:

зона радиационного контроля: от 1 до 5 мЗв (проводятся мониторинг ра-

диоактивности объектов окружающей среды).

зона ограниченного проживания населения: от 5 до 20 мЗв (осуществляет-

ся мониторинг и РК).

зона отселения: от 20 до 50 мЗв (въезд для постоянного проживания за-

прещается).

зона отчуждения: более 50 мЗв (не допускается постоянное проживание). 207

Характеристика радиационных аварий

Аварии на АЭС

В пятидесятые годы наша страна выступила инициатором использования

атомной энергии в мирных целях. В 1954 г. была построена первая АЭС.

Начались аварии. Специалисты-атомщики выделяют за все время работы

энергоустановок (с 1954 г.) три крупные аварии: в Англии - на АЭС "Уинд-

скейл", в США - на АЭС "Тримайл-Айленд" и в СССР в Чернобыле.

В результате пожара в 1957 г. на Уиндскейлском реакторе N1 произошел

выброс большого количества радиоактивного дыма, значительная территория

оказалась зараженной; пожар на 4 день удалось погасить, реактор забетониро-

вали - появился прообраз будущего Чернобыльского саркофага.

В марте 1979 года на АЭС "Тримайл-Айленд" произошла авария, в резуль-

тате которой в окружающую среду попало большое количество радиоактивных

веществ. На американской станции во время аварии получили повышеные дозы

облучения многие из обслуживающего персонала АЭС, ликвидация послед-

ствий аварии заняла многие годы.

Южно-Уральская катастрофа. Под этим названием скрыто две радиацион-

ные катастрофы. С 1949 по 1956 год в реку Теча сбрасывались отходы радио-

химического предприятия Маяк. Облучению подверглось 28 тысяч человек.

Дозы достигали 300…400 бэр. Лучевой болезнью заболело 935 человек. Отсе-

лено 7500 жителей. В сентябре 1957 года на том же производстве произошел

взрыв емкости с РАО. В воздух было выброшено более 2 МКи стронция-90, це-

зия-144, циркрния-95, рутения-106. Площадь радиоактивного следа 23 тысячи

км2

, переселено 10 тысяч человек.

В апреле 1986 года на ЧАЭС произошла авария с разрушением ядерного реак-

тора. 26 апреля взрыв разрушил 4 блок ЧАЭС и произошел выброс в атмосферу

РВ активностью 50 МКи. Из них: иод-131 (

131

53 I ) около 10 МКи; цезий-137 (

137

55Cs)

около 2 МКи; изотопы стронция, в том числе стронций -90 ( 38

90Sr ) около 0,2

МКи; плутоний-239 (

239

94Рu ) 700 Ки. Пострадало более 100 тысяч человек, радиус

зоны эвакуации составил 30 км.Из хозяйственного пользования было выведено 3

тыс км2

территорий, отселено 115 тысяч человек.

Как показывает практический опыт, аварии на АЭС могут быть двух типов: без

разрушения ядерного реактора и с разрушением ядерного реактора.

Авария без разрушения ядерного реактора

Такая авария на АЭС возникает при оплавлении аварийных ТВЭЛов, разрыве

магистрального трубопровода и других ситуациях и характеризуется выходом из

первого контура пара с радиоактивными веществами через вентиляционную трубу

высотой 80 150 м.

Радиоактивное заражение атмосферы и местности существенно отличается в

случае аварии на одноконтурных и двухконтурных ядерных реакторах.

При аварии на одноконтурном ядерном реакторе типа РБМК-1000 основной выход

пара с РВ происходит в течение 20 мин и практически завершается в течение 1 часа. 208

За это время выходят все радиоактивные вещества, которые находятся в зазорах

аварийных ТВЭЛов в газообразном (парообразном) состоянии: РБГ активностью 27

МКи, радиоизотопы йода активностью 28 МКи и радиоизотопы цезия активностью

0.14 МКи.

Паровое облако с радиоактивными веществами за счёт высокой скорости исте-

чения из вентиляционной трубы поднимается над нею на несколько десятков метров

и распространяется по направлению со скоростью среднего ветра на высоте пе-

ремещения облака.

На распространение радиоактивного облака и характер радиоактивного за-

ражения атмосферы и местности будут оказывать влияние направление, ско-

рость ветра и класс вертикальной устойчивости атмосферы.

При попадании человека в радиоактивное облако РБГ, проходя через лёг-

кие, будут выбрасываться из организма в атмосферу, а радиоизотопы йода и це-

зия будут частично задерживаться в них и попадать в организм человека, рас-

пределяясь в нём по органам: изотопы йода - в щитовидной железе, а цезия -

равномерно по всему организму.

Поскольку воздействие излучения радиоактивного облака будет кратко-

временным (около 1 ч.), основной вклад в дозу облучения будет давать внут-

реннее облучение (99 % дозы) за счёт распада радиоизотопов йода, попавших

внутрь организма, поэтому размеры зон радиоактивного заражения определя-

ются исхода из доз внутреннего облучения людей. Поскольку к облучению

наиболее чувствительны дети, то по их облучению определяют зоны заражения.

В этом случае выделяют только две зоны радиоактивного заражения (РЗ): зону

опасного РЗ с дозой внутреннего облучения детей на внешней границе величи-

ной 0.3 Зв (30 бэр) и на внутренней границе 2.5 Зв (250 бэр) и зону чрезвычайно

опасного РЗ с дозой внутреннего облучения детей на внешней границе 2.5 Зв.

Эти зоны теоретически имеют форму эллипсов, размеры которых зависят от

скорости ветра и степени устойчивости атмосферы, и находятся при аварии на

реакторе РБМК-1000 в пределах: длина от 30 до 250 км и ширина от 5.2 до 7 км

для зоны опасного РЗ, а для зоны чрезвычайно опасного РЗ - длина от 6 до 22

км и ширина от 1 до 1.4 км.

Спад уровней радиации на РЗ местности определяется распадом радиоизотопов

йода в течение времени до 3 мес. после аварии, в дальнейшем распадом радионукли-

дов цезия -134 и 137.

Для двухконтурного реактора типа ВВЭР-1000 авария характеризуется дли-

тельным выходом пара с радионуклидами (до 9 сут) в атмосферу через вентиля-

ционную трубу.

Прочный корпус ядерного реактора и система защиты удерживает РВ внутри

системы и выход их примерно в 10 раз меньше, чем при аварии на реакторе РБМК -

1000: выходит всего 2.2 МКи РБГ и 1.37 МКи радиоизотопов йода. Сравнительно не-

большой выход РВ при гипотетической аварии на ВВЭР-1000 приводит к тому, что

независимо от метеоусловий РЗ местности не выходит за пределы 30-км зоны.

Форма зон радиоактивного заражения при ГА на реакторе ВВЭР-1000 может иметь

не только элипсообразную, но и кольцевую форму вокруг АЭС с выступами - эл-209

липсами по тем направлениям, когда наблюдается повышенный выход радиоактив-

ных веществ из реактора.

В условиях, когда образуется эллипсообразная форма следа, размеры зон РЗ мо-

гут составлять: опасного - длина от 4 до 25 км, ширина 1 км; чрезвычайно опасного -

длина от 5 до 9 км, ширина от 0.4 до 0.5 км.

Уровни радиации на оси радиоактивного следа через 1 час после аварии со-

ставляют десятые доли рентгена в час на расстояниях до 3 км от АЭС и сотые доли

рентгена в час на расстояниях от 3 до 11 км от АЭС.

Авария на АЭС с разрушением ядерного реактора

Примером такой аварии является авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля

1986 года. До аварии ядерный реактор работал около 3 лет без замены ядерного

горючего, в момент аварии мощность реактора была 7 % от номинальной.

Ядерный реактор, на котором произошла авария, был одноконтурный типа

РБМК-1000 с тепловой мощностью 3200МВт и электрической 1000 МВт, за 3

года работы в этом реакторе накоплено около 10 млрд. кюри радиоактивных

веществ.

В момент аварии на энергоблоке произошло несколько тепловых взрывов,

которые разрушили ядерный реактор и здание, где он находился, а также про-

изошёл мгновенный выброс радиоактивного парогазового образования и про-

дуктов разрушения здания на высоту около 2 км. Потом произошло загорание

графита (его в реакторе 1700 т) и его горение происходило в течение двух

недель, в процессе которого происходило интенсивное выпаривание радиоак-

тивных веществ из разрушенного реактора, выход их из зоны аварии и распро-

странение в окружающей среде под влиянием метеоусловий. Попытки прекра-

тить выход РВ в атмосферу из зоны аварии путём сброса в эту зону около 500 т

различных негорючих материалов успеха не имели.

По официальным данным при аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу

вышло около 50 МКи РВ, находящихся в ядерном реакторе во время аварии.

Масштаб и степень радиоактивного заражения при аварии на АЭС с раз-

рушением ядерного реактора зависят от мощности реактора, времени его рабо-

ты от пуска до аварии, доли вышедших РВ в атмосферу, интенсивности выхода

РВ по времени, мощности реактора в момент аварии и метеоусловий в момент

аварии и в период выхода РВ.

Для характеристики степени опасности РЗ, образующегося при аварии на

АЭС, так же как и при радиоактивном заражении от ядерного взрыва выделяют

зоны радиоактивного заражения: М - радиационной опасности, А - умеренного

РЗ, Б - сильного РЗ, В - опасного РЗ и Г- чрезвычайно опасного РЗ.

При авариях на АЭС с разрушением ядерного реактора типа ВВЭР-1000

интенсивный выход РВ в атмосферу будет кратковременным (видимо в течение

нескольких часов). Кратковременность выхода РВ в атмосферу при аварии на

ВВЭР будет обусловлена отсутствием графита, горение которого вызывало ин-

тенсивный выход РВ из зоны аварии реактора РБМК-1000 на ЧАЭС.210