Лабораторная работа № 2

Методы и средства определения параметров рабочей среды в чрезвычайных ситуациях техногенного характера

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Изучение устройства и принципа работы приборов и методов измерения радиационной и химической загрязненности производственных помещений;

2. Определение вероятного поражения производственного персонала, изучение методики практического применения средств индивидуальной защиты.

ПРИБОРЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ:

1. Измеритель мощности дозы ДП-5В;

2. Комплект индивидуальных дозиметров ДП-22В;

3. Войсковой прибор химической разведки ВПХР.

Теоретическая часть Чрезвычайные ситуации мирного и военного времени

Чрезвычайные ситуации (ЧС) – это обстоятельства, возникающие в результате аварий, катастроф, стихийных бедствий, диверсий или иных факторов, при которых наблюдаются резкие отклонения протекающих явлений и процессов от нормальных, что оказывает отрицательное воздействие на жизнеобеспечение, экономику, социальную сферу и природную среду.

Аварии – это выход из строя машин, механизмов, устройств, коммуникаций, сооружений и их систем и т. п. вследствие нарушения технологии производства; правил эксплуатации; мер безопасности; ошибок, допущенных при проектировании, строительстве или изготовлении станков, агрегатов и т. д.; низкой трудовой дисциплины, а также в результате стихийных бедствий.

Радиоактивное заражение

Радиоактивность – это природное явление, когда происходит самопроизвольный распад ядер атомов, при котором возникают излучения.

По своей физической природе это потоки элементарных, быстродвижущихся частиц, входящих в состав атомных ядер, а также их волновое электромагнитное излучение. Эти излучения имеют большую энергию. Их общим свойством является способность ионизировать вещество, среду, в которой они распространяются: воздух, воду, металлы, человеческий организм и т. д. При этом нейтральные атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и отрицательно заряженных частиц – ионов. Характеристика ионизирующих излучений приведена в табл. 2.1.

Ионизация вещества всегда сопровождается изменением его основных физико-химических свойств, а для биологической ткани – нарушением ее жизнедеятельности. Поэтому радиоактивные излучения и оказывают на живой организм поражающее действие.

Для ионизации вещества требуется затрата определенной энергии внешних сил. Поэтому, проникая в вещество и ионизируя его, радиоактивное излучение постепенно теряет свою энергию.

Таблица 3

Характеристика ионизирующих излучений

Вид	Излучение	Характеристика	Проникающая способность	Защита
Корпускулярное	-излучение	Поток альфа-частиц (ядер атомов гелия He). Α-частицы тяжелые, обладают высокой энергией	В воздухе – 3 - 11 см; в биологических тканях – 0,03-0,04 см	Слой воздуха (10 см); Лист картона или стекла
	-излучение	Поток электронов (é) и позитронов (p+)	В воздухе ~ 20 м; в биологических тканях – до 2,5 см	Многослойные экраны: 1-й слой – полимер (карболит, плексиглаз), 2-й слой – тяжелые металлы (свинец Pb, вольфрам W, железо Fe)
	Поток нейтронов (n)	Поток нейтронов (очень маленькие частицы, не обладают зарядом), скорость распространения достигает 20 000 км/с	В воздухе – 1000 - 100 000 м; биологические ткани поражаются насквозь	Комбинированные экраны: 1-й слой – соединения, богатые водородом (полимеры, вода), 2-й слой – железо Fe, свинец Pb, бор B, бериллий Be
Электромагнитное	γ-излучение	Короткое волновое электромагнитное излучение поток фотонов (частота волны более 51019 Гц)	В воздухе – 1000 м; биологические ткани поражаются насквозь	Бетон, свинец Pb, железо Fe, вольфрам W; Многослойные экраны
	Рентгеновское излучение (x)	Электромагнитное излучение, занимает область спектра между γ- и УФ излучением (частота волны 1,51017 … 51019 Гц)	В воздухе ~ 1000 м; биологические ткани поражаются насквозь	Тяжелые металлы (свинец Pb)

Наиболее опасными по масштабам последствий являются аварии на АЭС с выбросом в атмосферу радиоактивных веществ, в результате чего, кроме разрушения энергоблоков, имеет место длительное радиоактивное загрязнение местности на огромных площадях.

Состав радионуклидов в аварийном выбросе примерно соответствует их составу в топливе поврежденного реактора, отличаясь только повышенным содержанием летучих продуктов деления и благородных газов. После прекращения радиоактивных выбросов аварийным блоком изменение радиоактивного загрязнения определяется в основном радиоактивным распадом, ветровым переносом, смывом дождевыми и паводковыми водами (после таяния снегов), диффузией радионуклидов в почву и т. п.

Спад радиации вследствие распада радиоактивных веществ в случае аварии на АЭС идет медленно, уровни радиации за 7-кратный промежуток времени в условиях аварийного выброса уменьшаются примерно в 2 раза. Это обусловлено в основном динамикой и изотопным составом радиоактивных выбросов. Поэтому след радиоактивного облака в первые сутки после аварии вытянут по направлению среднего ветра в виде эллипса, но с течением времени конфигурация зоны радиоактивного загрязнения приобретает веерный, очаговый характер и целиком определяется метеоусловиями в течение всего времени выброса.

Ядерный реактор является основной частью АЭС и ядерных двигателей. Он представляет собой большой котел для нагрева теплоносителя (воды, газа). Источник тепла – управляемая ядерная реакция.

Обогащенное ядерное топливо размещается в активной зоне реактора в виде правильной решетки из связок тепловыделяющих элементов (примерно 700 шт.). ТВЭЛ – это стержень диаметром 10 мм, длиной 4 м, с оболочкой из циркония, постоянно омываемый водой. Вода выполняет роль охладителя и поглотителя нейтронов.

Существуют ядерные реакторы на медленных и быстрых нейтронах. Реакторы на медленных нейтронах могут охлаждаться обычной водой (например, РБМК – реактор большой мощности канальный, ВВЭР – водо-водяной реактор), либо “тяжелой” водой или газом (например, ВТГР – высокотемпературный с гелиевым охлаждением реактор). Реакторы на быстрых нейтронах называются реакторами-размножителями (Р-Р).

Работой реактора, т. е. движением стержней в активной зоне относительно вещества, поглощающего нейтроны, управляет оператор или автоматическая система.

Реактор имеет два контура движения воды. В первом контуре (где обеспечивается давление 7 кПа) вода остается в жидком состоянии даже при температуре 330 ºС и, проходя через теплообменник (парогенератор), отдает тепло воде второго контура. Первый и второй контуры реактора надежно изолированы друг от друга. Во втором контуре реактора вода находится в парообразном состоянии, поскольку давление здесь атмосферное. Этот пар вращает турбогенератор, который вырабатывает электроэнергию (рис. 14).

Рис. 14. Принцип устройства АЭС:

1 – турбина; 2 – генератор переменного тока; 3 – бетонная защита; 4 – конденсатор;

5 – циркуляционный насос; 6 – урановые стержни; 7 – реактор; 8 – гамма-излучение, исходящее из активной зоны; 9 – замедлитель; 10 –управляющие стержни;

11 – теплоноситель; 12 - парогенератор

Ядерным называется оружие, поражающее действие которого обусловлено энергией, выделяющейся при ядерных реакциях деления или синтеза. Это оружие включает различные ядерные боеприпасы, средства управления ими и доставки к цели. Оно является самым мощным видом оружия массового поражения.

Ядерные взрывы могут осуществляться на поверхности земли (воды), под землей (водой) или в воздухе на различной высоте. В связи с этим принято различать следующие виды ядерных взрывов: наземный, подземный, подводный, воздушный и высотный.

Огромное количество энергии, высвобождающейся при взрыве ядерного боеприпаса, расходуется на образование воздушной ударной волны, светового излучения, проникающей радиации, радиоактивного заражения местности и электромагнитного импульса, называемых поражающими факторами ядерного взрыва.

На радиоактивно зараженной местности источниками радиоактивного излучения являются: осколки (продукты) деления ядерного взрывчатого вещества; наведенная активность в грунте и других материалах; неразделившаяся часть ядерного заряда.

При взрыве ядерного боеприпаса радиоактивные продукты поднимаются вместе с облаком взрыва, перемешиваются с частицами грунта и под действием высотных ветров перемещаются на большие расстояния. По мере перемещения облака они выпадают, заражая местность (как в районе взрыва, так и по пути движения облака) и образуя так называемый след радиоактивного облака (рис. 15).

Рис. 15. Схема радиоактивного заражения местности в районе взрыва и по следу

движения облака

След радиоактивного облака на равнинной местности при неменяющихся направлении и скорости ветра имеет форму вытянутого эллипса и условно делится на четыре зоны: умеренного (А), сильного (Б), опасного (В) и чрезвычайно опасного (Г) заражения. Спад радиации при ядерном взрыве идет гораздо быстрее, чем в случае аварии на АЭС, уровни радиации за 7-кратный промежуток времени уменьшаются примерно в 10 раз.

Уровни радиации на местности зависят также от вида и мощности взрыва, характера рельефа, наличия лесных массивов, метео- и геологических условий. Местность считается зараженной и требуется применять средства защиты, если уровень радиации, измеренный на высоте 0,7 – 1 м от поверхности земли, составляет 0,5 рад/ч и более. При ядерном взрыве радиоактивными веществами заражается не только местность, но и находящиеся на ней предметы, техника, имущество и одежда людей, а также приземный слой воздуха, вода и продукты питания.

В табл. 4 представлены основные параметры радиации, приведены определения, соотношения величин и единицы измерения.

Таблица 4