Практичне заняття 3 Оцінка прогнозованої радіаційної обстановки

3.1 Загальні положення

3.2 Поняття про радіоактивність, іонізуючи випромінювання та їх характеристики

3.3 Оцінка прогнозованої радіаційної обстановки

3.3.1Виявлення прогнозованої обстановки

3.3.2 Виявлення радіаційної обстановки при невідомому виході активності зі зруйнованого реактора

3.3.3 Визначення дози опромінення в зонах зараження

3.3.4 Визначення дози опромінення при подоланні зон радіоактивного зараження

3.3.5 Визначення часу початку перебування в зоні зараження

3.3.6 Визначення тривалості перебування в зонах зараження

3.3.6 Визначення втрат населення у залежності від отриманої дози опромінення

3.1 Загальні положення

При надзвичайних ситуаціях у результаті дії різноманітних факторів може змінюватися оточуюче середовище, тобто виникають умови, що суттєво впливають на життєдіяльність населення, дії особового складу формувань цивільної оборони і в цілому об’єктів господарської діяльності. Цій комплекс наслідків дії надзвичайної ситуації розуміють як обстановку. Вона може бути радіаційною, хімічною, біологічною, інженерною, пожежною, гідрометеорологічною та іншою.

Найнебезпечнішими за наслідками є аварії на АЕС з викидом в атмосферу радіоактивних речовин, внаслідок яких має місце довгострокове радіоактивне забруднення місцевості на величезних площах. При цьому випадку констатується виникнення надзвичайної ситуації, як мінімум, регіонального рівня.

Найбільшою за масштабами забруднення навколишнього середовища стала аварія, яка відбулася в 1986р. на Чорнобильській АЕС. Історія людства ще не знала такої аварії, яка була б настільки згубною за своїми наслідками для довкілля, здоров'я та життя людей.

За оцінками спеціалістів, відбулись викиди 50 мегакюрі небезпечних ізотопів і 50 мегакюрі хімічно інертних радіоактивних газів. Сумарне радіоактивне забруднення еквівалентне випадінню радіоактивних речовин від вибуху декількох десятків таких атомних бомб, які були скинуті над Хіросімою. Внаслідок цього викиду були забруднені атмосфера, води, ґрунти, рослинність на сотні кілометрів. Під радіоактивне ураження потрапили території України, Білорусі, Росії, де тепер мешкає 5 млн. осіб. Під впливом радіоактивного зараження опинилися й держави Західної Європи. Усього, за сучасними даними, внаслідок Чорнобильської катастрофи в Україні постраждало майже 3,23 млн. осіб, з них 2,35 млн. мешкають на забрудненій території, більше 358 тисяч брали участь у ліквідації наслідків аварії, 130 тисяч були евакуйовані в 1986 р. або були відселені пізніше.

Слід пам'ятати, що попереду ще сотні років, необхідні для перетворення станції та забруднених територій в екологічно безпечну зону, розв'язання безпрецедентних економічних, соціальних і суто людських проблем.

3.2 Поняття про радіоактивність, іонізуючи випромінювання та їх характеристики

Радіоактивне зараження місцевості відбувається при випадінні радіоактивних речовин. Радіоактивні – це речовини, які при різноманітних внутріядерних перетвореннях випромінюють іонізуючи випромінювання. Чим ні більше внутріядерних перетворень тим більше утворюється іонізуючих випромінювань, тім небезпечніше для людини. Кількісною мірою радіоактивності є активність – число ядерних перетворень за одиницю часу. Одиниця активності – бекерель, коли відбувається одне перетворення за секунду.

Іонізуючим випромінюванням (ІВ) називають будь-який вид випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до його іонізації (виникненняіонів- електричних заряджених часток різних за знаком).

Іонізуючі випромінювання широко використовуються в машино- та приладобудуванні, гірничій та вугільній промисловості, металургії та інших галузях народного господарства для автоматичного контролю технологічних операцій, а також для керування цими операціями, визначення дефектів (дефектоскопія) у литві, зварних швах, для контролю якості виробів. Їх використовують також при структурному аналізі кристалічних речовин. Джерелами ІВ, окрім радіоактивних речовин, можуть бути електровакуумні прилади (клістрони, генераторні та модуляторні лампи, кенотрони, тиратрони, магнетрони, електронно-променеві трубки).

Розрізняють такі види ІВ:

Корпускулярні, що складаються з часток:-,-, нейтронне випромінювання.

- випромінювання– це потік ядер атомів гелію з низькою проникаючої(у повітрі середній пробіг складає 3—5 см.), та високою іонізуючою(на кожному сантиметри пробігу утворює десятці тисяч пар іонів) властивістю. Внаслідок цих властивостей- частки не проникають через шкіру. Цей вид випромінювання спостерігається переважно у природних радіоактивних елементів (радій, торій, уран, плутоній, тощо).

- випромінювання– це потік електронів або позітронів. Їх максимальний пробіг в повітрі не перевищує 180см, а в живих тканинах – 2,5см. Іонізуюча здатність- часток нижче (на кожному сантиметри пробігу утворює від кілька десятків до сотень пар іонів), а проникаюча здатність вище, ніж у-часток, оскільки вони мають значно меншу масу та при однаковій енергії з- частками мають менший заряд(середній пробіг у повітрі- часток з середней енергією - 30-50 см.).

Нейтронневипромінювання – потік елементарних часток з масою, близькій до маси протонів, які не мають заряду, але мають велику проникаючу здатність (соразмірна з здатністю гама-випромінювання).

Хвильове або фотонне випромінювання по характеру енергетичного спектру може бути характеристичним або гальмовим:

Характеристичне – фотонне випромінювання з дискретним спектром, яке виникає при зміні енергетичного стану атому.

Гальмове – фотонне випромінювання з неперервним спектром, яке виникає при зміні кінетичної енергії заряджених часток.

До фотонного випромінювання належать - випромінювання і рентгенівське.

- випромінювання– електромагнітне (фотонне) випромінювання, що випромінюється при ядерних перетвореннях або при взаємодії часток. Характеризується великою проникаючою здатністю (у залежності від енергії довжина пробігу може бути від кілька сотень метрів до 2-3 кілометрів) та малою іонізуючою дією (на кожному см. пробігу утворює кілька пар іонів).

Рентгенівське – сукупність гальмового та характеристичного випромінювань. Виникає в електровакуумних приладах при бомбардуванні речовини потоком електронів. Характеризується малою іонізуючою здібністю та великою глибиною проникання.

Іонізуючі випромінювання володіють значною енергією. При проходженні через оточуюче середовище вони взаємодіють з ним, при цьому витрачають частку своєї енергії. Середовище цю енергію поглинає. Для визначення поглинутої енергії будь-якого виду випромінювання в середовищі прийнято поняття поглиненої дози опромінення Д. Це середня енергіяdE, що передана випромінюванням речовині в деякому елементарному об’ємі, поділена на масу речовини dm в цьому об’ємі:

Д = dE /dm.

Одиниця цієї величини – грей (Гр); 1Гр = 1Дж/кг. Допускається використовувати позасистемну одиницю – рад, 1рад = 0,01Гр.

Різні види ІВ мають різну біологічну дію. Отже, для оцінки біологічної дії різного роду випромінювання введено поняття коефіцієнта якості випромінюванняQ, який показує, у скільки разів даний вид випромінювання має найсильнішу біологічну дію, ніж рентгенівське або- випромінювання при однаковій поглиненій енергії в одному грамі тканини. Для оцінки радіаційної небезпеки випромінювання довільного складу використовуєтьсяеквівалентна доза Н, яка визначається як поглинута доза Д, помножена на середній коефіцієнт якості випромінювання Q в даній точці тканини:

Н = ДQ

Величину Н виражають в зівертах (Зв); 1Зв = 1Дж/кг. Допустимо застосовувати позасистемну одиницю бер (1бер = 0,01Зв). Бер(біологічний еквівалент рада) – це еквівалентна доза будь-якого ІВ в біологічній тканині, котра створює той же біологічний ефект, що й доза в 1 рад рентгенівського або-випромінювання.

В атмосферному повітрі практично вся енергія іонізуючих випромінювань (80—90% та більше) йде на іонізацію, тобто при дії випромінювання у повітрі утворюються позитивно та негативно заряджені частинки - іони. Для кількісної оцінки іонізуючої дії рентгенівського та - випромінювань в сухому атмосферному повітрі використовується поняттяекспозиційної дози Х. Це відношення повного заряду dQ іонів одного знаку, що виникають в малому об’ємі повітря під дією ІВ, до маси повітря в цьому об’ємі:

X = dQ/dm.

За одиницю експозиційної дози приймають кулон на кілограм (Кл/кг). Допускається також використовувати позасистемну одиницю рентген (Р):

1Р = 2,5810^-4Кл/кг.

Співвідношення між поглинутою дозою випромінювання Д та експозиційною дозою Х має вид:

Д = fХ,

де f– коефіцієнт, що залежить від енергії, поглинутої в середовищі та щільності середовища. Для повітря f = 0,85.

Поглинена,еквівалентна таекспозиційна дози, віднесені до одиниці часу, відповідно називаютьсяпотужностями:Р– поглиненої,Р_ЕКВ– еквівалентної,Р_ЕКС– експозиційної доз.

Небезпеку радіоактивної речовини неможливо оцінити його масою, так як вона (небезпека) залежить від виду речовини, його концентрації та інш. Джерелом іонізуючих випромінювань є радіоактивні речовини, в яких ІВ утворюються при ядерних перетвореннях. Кількісна мера ядерних перетворень – активність. Це відношення числа спонтанних ядерних перетворень dN за малий проміжок часу dt до цього проміжку. Одиниця активності А в системі СИ –бекерель. Один бекерель дорівнює одному ядерному перетворенню в секунду. Також вводиться спеціальна одиниця активності – кюрі (1Ки = 3,710¹⁰Бк). На практиці використовується одиниця активності – мілікюрі (мКи).

Ступень зараженості місцевості радіоактивними речовинами можна характеризувати потужністю дози випромінювання – чим ні більше ступінь зараження, тим більшу потужність дози утворюють ці радіоактивні речовини. Але величина потужності дози залежить від висоти, на якій вона вимірюється. Для виключення помилок при вимірах потужності дози (тоді як вона буде виміряна на різних висотах) прийнято для характеристики ступеня зараженості місцевості вимірювати потужність дози на відстані 0,7 — 1 метр від поверхні землі. Визначена таким чином потужність дози називається рівнем радіації. Одиниці вимірювання рівня радіації — грей на секунду, позасистемні — рад на годину, рентген на годину.

Радіоактивна речовина може бути розчиненою, находитися в суміші або бути розподіленою на поверхні нерадіоактивної речовини. Чим більша активність радіоактивної речовини, що знаходиться у такому контакті з нерадіоактивною, тим більша дія її випромінювання як на конкретну речовину, так і на оточуюче середовище. Радіоактивне зараження є певною концентрацією деякої активності на нерадіоактивній речовині або в ній. Кількісною характеристикою радіоактивного забруднення є ступень радіоактивного зараження, під яким розуміють величину активності, що припадає на одиницю ємності, маси чи поверхні цих речовин. Таким чином відрізняють об‘ємну, масову чи поверхневу активність. Одиниці їх виміру — бекерель на літр, кілограм чи на квадратний метр.