2.4.Прогнозирование и оценка обстановки при радиационных авариях

При авариях на радиационно-опасных объектах (РОО) с выбросами радиоактивных веществ образуются зоны радиоактивного загрязнения, характеризующиеся уровнем радиации, дозой облучения, степенью загрязнения и т.п. (табл. 1.24).

Таблица 1.24 -- Характеристика зон радиоактивного загрязнения при аварии на РОО

Зона заражения	Поглощенная доза (до полного распада) D ,Гр	Уровень радиации, Р, Гр/час	Площадь зоны заражения, S, км2
А’ – cлабого заражения А – умеренного заражения Б – сильного заражения В – опасного заражения Г – чрезвычайно опасного заражения	0,056 0.56 5.6 16,8 56	1,4 * 10-4 1,4 * 10-3 1,4 * 10 –2 4,2 * 10-2 0,14	0,8(LA1BA1-LABA) 0,8 (lABA – L Б ВБ) 0,8(LБ BБ – L ВBВ) 0,8(LВBВ – L Г ВГ) 0,8 L ГBГ

Примечание: 1 Гр = 100 рад.

2.4.1Расчет параметров зоны радиационного загрязнения при радиационной аварии

Геометрические размеры (длина L, км и ширина В, км) зон загрязнения (рис.1.7) для запроектных аварий АЭС представлены в табл. П.1.11, а для отличающихся значений массы радиоактивного выброса m, кг и скорости ветра w_в, м/с, рассчитываются по формулам (1.82) и (1.83).

Рис. 1.7 Зоны радиоактивного заражения при радиационной аварии.

(1.82)

(1.83)

Время подхода радиоактивного облака к объекту _подх , час определяем по формуле

, (1.84)

где R – расстояние от объекта до эпицентра выброса, км; w_в - скорость движения воздуха на высоте 10 м, км/ч; С – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы, равный 0,13 - при инверсии; 0,23 – при изотермии и 0,24 – при конвекции. Степень вертикальной устойчивости атмосферы можно определить по табл. П.1.6 в зависимости от времени суток, состояния облачности и скорости ветра.

2.4.2Прогнозирование количества пораженного персонала и населения, оказавшегося в зоне радиационного загрязнения.

Расчет уровней радиации Р, Гр/ч и доз внешнего облучения D, Гр производится в зависимости от времени, прошедшего после аварии по формулам

, (1.85)

, (1.86)

где Р_изм – измеренный (рассчитанный) уровень радиации в момент времени _изм, Гр/ч; Р_{нач ,}Р_кон – уровень радиации на время начала ( _нач) и окончания облучения ( _кон)_, Гр/ч; К, n – коэффициенты, равные, соответственно 1,33 и 0,25 для промежутка времени до 1 месяца после аварии и 2 и 0,5 – от 1 до 3 месяцев.

Доза облучения за 1 сутки, 10 суток и за 1 год определяется по формулам

; ; . (1.87)

При нахождении человека в помещении (дом, защитное сооружение и т.п.) доза облучения будет меньше в К_осл раз. Коэффициент К_осл называется коэффициентом ослабления и его значения приведены в табл. П.1.12.

Коэффициент защищенности за сутки С, показывающий во сколько раз доза облучения реально будет меньше дозы, которую человек получил бы на открытой местности, можно определить по формуле

(1.88)

где _i – продолжительность пребывания людей в различных условиях (дома, защитные сооружения, транспорт и т.п.), час.

Доза внутреннего (ингаляционного) облучения человека зависит от степени вертикальной устойчивости атмосферы, скорости ветра и расстояния от эпицентра аварии (табл. П.1.13).

Время допустимой работы _раб, час персонала (населения) при условии получения доза, не превышающей установленное значение D_уст (табл. П.1.14) определяется по табл.П.1.15.

Критерии принятия решения по защите населения и персонала приведены в табл.П.1.15.

Пример 10. На АЭС произошла запроектная авария реактора РБМК-1000 с выбросом m₀ = 15% активности. Расстояние до ближайшего города R = 50 км.

Принимая, что авария произошла днем, при переменной облачности и скорости ветра на высоте 10 м w¹⁰_в = 3 м/с, оценить радиационную обстановку в городе и принять решение по защите населения.

Р е ш е н и е

1. По табл. П.1.6 определяем, что принятым метеоусловиям соответствует степень вертикальной устойчивости атмосферы - изотермия.

2. Определим размеры зон радиоактивного заражения (формулы 1.82 и 1.83), используя данные табл. П.1.11 и табл. 1.24.

Зона слабого заражения А’, соответствующая уровню радиации Р_А’ = 1,4 х 10 ^-4 Гр/ч

L_A’ = 270 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 284,6 км

В_А’ = 18 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 18, 97 км

Зона умеренного заражения, соответствующая уровню радиации Р_А = 1,4 х 10 ^-3 Гр/ч

L_A = 75 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 79,0 км

В_А = 4 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 4,2 км

Зона сильного заражения, соответствующая уровню радиации Р_Б = 1,4 х 10 ^-2 Гр/ч

L_Б = 75 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 18,97 км

В_Б = 0,7 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 0,74 км

Зона опасного заражения, соответствующая уровню радиации Р_В = 1,4 х 10 ^-3 Гр/ч

L_В = 6 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 6,32 км

В_В = 0,6 [(10 x 5) / (15 x 3)] ^0,5 = 0,63 км

3. Учитывая, что расстояние от АЭС до города равно R = 50 км, а город попадает в зону умеренного заражения, интерполируя в интервале Р_А = 1,4 х 10 ^-3 Гр/ч (L_А = 79 км) - Р_Б = 1,4 х 10 ^-2 Гр/ч (L_Б = 18,97 км) , найдем уровень радиации в городе

Р₁ = 7,5 х 10 ^-3 Гр/ч.

4. Время подхода радиоактивного облака к городу _подх найдем по формуле 1.87

_подх = (0,23 х 50) / 3 = 3,83 ч.

5. Определим изменение уровней радиации в городе с момента начала выпадения радиоактивных осадков ( _вып = _подх = 3,83 ч), используя формулу 1.881.86

- на начало выпадения осадков

Гр/ч

- на время окончания работы ( _ок = 3,83 + 7 = 10,83 ч)

Гр/ч

- через 1 сутки ( = 24 ч)

Гр/ч

- через 10 суток ( = 240 ч)

Гр/ч

- через месяц ( = 810 ч)

Гр/ч

- через 1 год ( = 8760 ч)

Гр/ч

6. По формуле 1.88 определим дозы внешнего облучения за рабочий день в выше приведенные временные интервалы.

D_10,87 = 1,33 х 10^-3 (4,13 х 7 - 5,36 х 3,83) = 11,15 Гр.

Доза облучения за 1 сутки, 10 суток и 1 год равна

D₂₄ = 13,3 Р₁ = 13,3 х 7,5 х 10^-3 = 99,75 мГр;

D₂₄₀ == 80,0 Р₁ = 80,0 х 7,5 х 10^-3 = 600,0 мГр;

D_{1 год} == 185 Р₁ = 185 х 7,5 х 10^-3 = 1387,5 мГр.

7. Используя данные табл. П.1.13, найдем дозу внутреннего (ингаляционного) облучения населения города (R = 50 км) при запроектной аварии реактора РМБК - 1000 (степень вертикальной устойчивости атмосферы - изотермия, скорость ветра w_в = 3 м/с)

D_внут = 5,63 х 10 ^-2 Гр.

8. Учитывая защищенность населения города и персонала предприятий от радиационного воздействия при нахождении в защитных укрытиях, жилых домах и производственных зданиях, согласно данным табл. П.1.12 , найдем

D _погл = D₂₄₀ / 8 = 600 / 8 = 75 мГр

Поскольку полученное значение превышает нижний предел критерия принятия решения, равный 50 мГр, должно быть принято решение об эвакуации населения.

Варианты исходных данных задач по прогнозированию последствий радиационных аварий представлены в табл. П.2.7.