Радиоактивное загрязнение биосферы в результате ятц.

Радиационный фон в определенной мере обусловлен эксплуатацией предприятий и объектов ЯТЦ. Несмотря на Чернобыльскую и ряд других аварий, в мире сохраняются устойчивые темпы развития ядерной энергетики, поскольку в ближайшей перспективе реальных альтернативных источников энергии нет. В конце 1989 года в 38 странах мира эксплуатировалось более 450 энергоблоков, строилось – 73. Удельный вес атомных электростанций в общей выработке электроэнергии в мире составляет более 17% (в СНГ – порядка 12%), достигая в некоторых странах, в частности, Франции – 75%, Бельгии – 60%, Венгрии – 50%.

Весь ЯТЦ включает три стадии:

1. начальную (добыча, переработка, создание и транспортировка ядерного топлива);

2. основную (получение ядерной энергии, превращение ее в энергию других видов и использование);

3. заключительную (транспортировка использованного топлива и отходов, регенерация топлива, переработка и удаление отходов).

Техногенные процессы на различных предприятиях ЯТЦ отличаются выраженной спецификой. На некоторых из них образуется большое количество искусственных радионуклидов, представляющих высокую потенциальную опасность загрязнения биосферы.

В настоящее время эффективная доза за счет использования ядерной энергетики оценивается в 0,1 мкЗв/год.

Оценивая опасность нормальной работы АЭС для человека, необходимо отметить, что проживание вблизи угольной ТЭС мощностью 1000 МВт, с учетом выбросов природных радионуклидов (К-40,U-238,Th-232,Pb-210,Po-210) и химических канцерогенов (бенз[a]пирены), в сотни раз более опасно, чем проживание вблизи АЭС аналогичной мощности. Ситуация может существенно измениться в результате крупных аварий.

Практическая работа

Примеры решения типовых задач

Задача

Рассчитайте годовую эффективную дозу (ГЭД) внешнего облучения за счет чернобыльских выпадений радионуклидов для жителей села N, если средняя мощность экспозиционной дозы (МЭД) в данном населенном пункте составляет 25 мкР/ч. До аварии на ЧАЭС средний уровень гамма-фона в данном селе был равен 8 мкР/ч.

Решение

ГЭД внешнего обучения за счет чернобыльских выпадений определяется следующим соотношением:

ГЭД = К_об × К_защ × (Х-Х₀), где

ГЭД – годовая эффективная доза внешнего облучения, мЗв/год;

К_об – обобщенный коэффициент перехода от МЭД в воздухе на высоте 1 м к ГЭД внешнего облучения тела человека, равный 0,053 мЗв×ч/год×мкР;

К_защ – безразмерный коэффициент, характеризующий сезонные колебания уровня МЭД, различные режимы поведения и защитные свойства рабочих и жилых помещений критической группы населения (лесники, механизаторы, полеводы, рабочие зеленхозов и ЖКХ и др.).

Значения К_защ для разных типов населенных пунктов: село – 0,41; ПГТ – 0,30; город – 0,24.

Х – средняя МЭД в населенном пункте, мкР/ч;

Х₀ – средний уровень гамма фона в населенном пункте до аварии на ЧАЭС, мкР/ч. При неизвестном значении доаварийного фона он принимается равным 10 мкР/ч.

ГЭД = 0,053×0,41×(25-8) = 0,37 мЗв/год

При отсутствии измерений МЭД в населенном пункте для расчета ГЭД используют показатели плотности загрязнения в следующем соотношении:

ГЭД=К_об × К_п × S_(Cs), где

ГЭД – годовая эффективная доза внешнего облучения, мЗв/год;

К_об – обобщенный коэффициент перехода от МЭД в воздухе на высоте 1 м к ГЭД внешнего облучения тела человека, равный 0,053 мЗв×ч/год×мкР;

S_(Cs) – плотность загрязнения территории населенных пунктов ¹³⁷Cs, кБк/м² или Ки/км²;

К_п – средний коэффициент перехода от плотности загрязнения почвы ¹³⁷Cs к МЭД, рассчитанный по данным измерений для населенных пунктов разного типа:

К_п = 4,7 × 10^-2 при использовании значений S_(Cs) в кБк/м²;

К_п = 1,75 при использовании значений S_(Cs) в Ки/км².

Например, если плотность загрязнения территории населенного пункта составляет 10 Ки/км², то

ГЭД = 0,053 × 17,75 × 10 = 0,92 мЗв/год

Из НРБ-2000 ПД для населения составляет 1 мЗв. Следовательно, полученная доза не превышает дозовый предел.

Задача

Определить эффективный период полувыведения (Т_эф) йода-131 из организма взрослого человека.

Решение

Эффективный период полувыведения (Т_эф) – время, за которое активность накопленного в организме радиоактивного вещества уменьшается вдвое. Т_эф находится по следующей формуле:

, где

Т_1/2 – период полураспада радионуклида,

Т_б – период биологического полувыведения – время, в течение которого за счет биологических процессов из живого организма выводится примерно половина попавшего в него радиоактивного вещества.

Для йода-131 Т_1/2= 8,04 сут, Т_б = 138 сут. Отсюда:

Задача

Определите коэффициент ослабления помещением фонового облучения человека на открытой местности.

МЭД на открытой местности – 20 мкР/ч, в помещении – 10 мкР/ч.

Решение

К_осл=МЭД_откр/МЭД_помещ=20/10=2, т.е. помещение ослабляет внешнее облучение человека в 2 раза.

Задача

Какую дозу от значения мощности экспозиционной дозы 20 мкР/ч получит человек, находящийся на улице 5 ч в сутки.

Решение

20 мкР/ч × 5 ч = 100 мкбэр, т.к. бэр – биологический эквивалент рентгена.

Задача

Расчет по плотности загрязнения территории радионуклидами цезия-137.

Рассчитайте годовую эффективную дозу (ГЭД) внешнего облучения за счет чернобыльских выпадений радионуклидов для жителей села N., если плотность загрязнения территории населенного пункта составляет 5 Ки/км².

Решение: в данном случае для расчета ГЭД используется следующее соотношение:

ГЭД = К_об. × К_п × S_(Cs), где

ГЭД – годовая эффективная доза внешнего облучения, мЗв/год;

К_об – обобщенный коэффициент перехода от МЭД в воздухе на высоте 1 м к годовой эффективной дозе внешнего облучения тела человека (таблица), равный 0,053 мЗв×ч/(год×мкР);

К_п – средний коэффициент перехода от плотности загрязнения почв Cs-137 к МЭД, рассчитанный по данным ТЛД измерений для большого числа населенных пунктов разного типа. К_п = 0,047 при использовании значений S_(Cs) в кБк/м²; К_п = 1,75 при использовании значений S_(Cs) в Ки/км².

S_(Cs) – плотность загрязнения территории населенного пункта Cs-137, кБк/м² или Ки/км².

ГЭД = 0,053 × 1,75 × 5 = 0,46 (мЗв/год)