2.1.3 Виявлення і оцінка прогнозованої радіаційної обстановки при аварії на аес

Радіаційні аварії на АЕС можуть виникати як в результаті виходу з ладу технологічного обладнання та технічних систем, а так і через недоліки проектних розробок систем безпеки.

Оцінка радіаційної обстановки може бути проведена на етапі прогнозування та на етапі оцінки фактичної радіаційної обстановки.

На етапі прогнозування реальне положення сліду радіоактивної хмари відносно місцевості невідомо. Використовуючи окремі вихідні дані (тип реактора, його потужність, вихід активності, метеоумови та інше) визначають масштаби можливих зон радіоактивного зараження і відображають їх на карті або схемі. При вірно проведеному прогнозуванні положення прогнозованих зон на 90 % співпадає з положенням реальних зон зараження. Рішення типових завдань виконується відносно прогнозованих зон зараження. Прогнозування радіаційної обстановки може бути виконане завчасно – при оперативному плануванні, при оцінці обстановки до початку випадання радіоактивних речовин на місцевості і в інших випадках.

При реальній (фактичний) оцінці радіаційної обстановки визначають реальне положення зон забруднення шляхом вимірювання рівнів радіації (потужностей доз зараження) на місцевості. Рівні радіації приводяться до одної години після аварії і за їх значенням відображають положення меж фактичних зон на карті (схемі). Рішення типових завдань здійснюють по фактичним зонам зараження.

За будь – якої оцінки радіаційної обстановки спочатку виявляють радіаційну обстановку, а потім її оцінюють.

2.1.3.1 Виявлення радіаційної обстановки на етапі прогнозування

На етапі прогнозування при виявленні радіаційної обстановки визначають масштаби прогнозованих зон зараження і відображають їх на карті (схемі). Масштаби зон зараження залежать від типу ядерного енергетичного реактора та його потужності, кількості зруйнованих енергетичних реакторів, виходу активності із зруйнованого реактора, метеорологічних умов.

Таким чином, вихідні дані при виявленні обстановки, що прогнозується, наступні:

• Тип ядерної енергетичної установки (реактору)

• Потужність реактору, W МВт

• Кількість аварійних реакторів, од

• Координати АЕС, х, у 

• Час аварії, Т_АВ год., хв.

• Вихід активності, h %

• Швидкість вітру, V м/сек..

• Напрямок вітру, , град.

• Стан хмарного покрову.

Порядок виявлення обстановки:

• За таблицею 2.8 визначають категорію стійкості атмосфери (інверсія, ізотермія або конвекція);

• За таблицею 2.10 визначають швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря;

• На карту (схему) в залежності від напрямку повітря наносять вісь зони можливого радіоактивного зараження;

• За таблицями 2.11 – 2.15 визначають розміри зон можливого зараження в залежності від категорії стійкості атмосфери, швидкості переносу переднього фронту хмари зараженого повітря, типу реактора(РВПК або ВВЕР), виходу активності із зруйнованого реактора;

• На карті (схемі) викреслюють можливі зони зараження в вигляді еліпсів, велика вісь яких за розміром дорівнює довжині зони, а мала вісь – ширині зони зараження.

Приклад 2.1 Виявити радіаційну обстановку (а саме – довжину, ширину та площу зон радіоактивного забруднення) і відобразити її на карті (схемі)

О 10 год.00 хв. 9.10 ц.р. виникла аварія на N-й АЕС.

Вихідні дані:

Тип ядерної енергетичної установки (реактору) – РБМК(РВПК)

Потужність реактору, W МВт - 1000

Кількість аварійних реакторів, од - 1

Координати АЕС, х, у  -

Час аварії, Т_АВ год., хв. - 10.00, 9.10 ц.р.

Вихід активності, h % - 30 %

Швидкість вітру, V_В м/сек.. - 4

Напрямок вітру, , град - 270

Стан хмарного покрову - середній

Рішення:

1. За таблицею 2.8 визначаємо категорію стійкості атмосфери. Для V_В= 4 м/cек., при часі аварії 10.00 – це день і середній хмарності – ізотермія.

2. За таблицею 2.10 визначаємо середню швидкість переносу вітру у шарі до 10 м.(V_ПЕР). Для ізотермії та V_В = 4 м/сек. - швидкість переносу - V_ПЕР = 5 м/сек..

3. К

   0⁰

   реслимо вісь зон можливого забруднення (ЗМЗ) для напрямку вітру 270

90

270

Вісь

АЕС

180

4. За таблицею 2.12 визначаємо розміри ЗМЗ для ізотермі, швидкості переносу 5 м/сек., h = 30 %, тип реактора РБМК (РВПК) – 1000

   Індекс зон	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км2
   М	418	31,5	10300
   А	145	8,42	959
   Б	33,7	1,73	45,8
   В	17,6	0,69	9,63
   Г	-	-	-

5. Відображаємо прогнозовані зони на карті (схемі)

М

Вісь

зони

А

Б

В

Г

ОНГ

Рисунок 2.2 - Схема відображення можливих зон радіоактивного зараження при прогнозуванні

Виявлення радіаційної обстановки при невідомому виходу активності із зруйнованого реактора

В цьому випадку виявлення обстановки проводять наступним чином. Треба знати тип реактора, час аварії, ступень вертикальної стійкості повітря, напрямок і швидкість вітру. Послідовність розглянемо на прикладі.

Приклад 2.2. Виявити радіаційну обстановку при аварії на реакторі РВПК. Час аварії 10.00, швидкість вітру – 3,2 м/с., хмарність середня, потужність реактору – 1000мВт., кількість зруйнованих реакторів – 1, вихід активності – невідомий.

Рішення :

1. Реально вимірюється рівень радіації (Хвим) на відстані 5 – 15 км від аварійного реактора. Припустимо о 13 год. 00 хв. (З год. з моменту аварії) на відстані 10 км потужність дози випромінювання склала 5 рад/годину.

2. Перерахуємо рівень радіації на одну годину після аварії. Зміна рівня радіації протягом часу, як і активності, підпорядковується експотенційному закону, тобто: Рt = Р₁ (t/t₀)^{- 0,4} , де значення (t/t₀)^{- 0,4} в таблицях приводиться як коефіцієнт К_t. За таблицею2.3 коефіцієнт К_t для 3 – х годин після аварії – К_t = 0.645

Тоді рівень радіації на одну годину – Р₁ = Рt / К_t = 5 / 0.645 = 7.75 рад/ годину.

3. За таблицею 2.8 ступень вертикальної стійкості атмосфери – ізотермія.

4. Швидкість перенесення переднього фронту за таблицею 2.10 – 5 м/с.

5. За таблицею 2.1 визначаємо потужність дози випромінювання, що прогнозується на 1 год. після аварії в точці виміру рівня радіації. В нашому випадку на відстані 10 км. при виході активності 30% потужність дози склала би 5.4 Р/год., а при виході активності 50% - 10.8 Р/год. Інтерполюванням знаходимо реальний вихід активності:

h = 30 + (50 – 30)/(10.8 - 5.4) * 2.35 = 40,19 %.

6. За таблицею2.12 визначаємо розміри ЗМЗ методом інтерполяції.

На прикладі зони М:

Довжина (L_М) =418+ (583-418)/(50-30)^.10,19 = 502 км

Ширина (Ш_М) = 31.5+ (42.8-31,5)/(50-30)^.10,19 = 37.26 км

Площа (S_М) = 10300 + (19600-10300)/(50-30)^.10,19 =15038.35 км².

Таблиця 2.1 – Потужність дози випромінювання на вісі зони зараження у залежності від типу реактора, виходу активності, швидкості вітру, СВСП і відстані від міста аварії на одну годину після аварії

Відстань від міста аварії, км	Тип реактора - РВПК
	Вихід активності, %
	10	30	50
Конвекція, швидкість 5 м/с.
2	2.7	7.0	7.7
3	2.15	6.3	7.7
4	1.9	5.7	6.5
5	1.7	5.1	6.0
6	1.55	4.5	5.5
7	1.4	3.9	5.1
9	1.15	3.9	4.7
11	0.95	3.1	4.3
13	0.75	2.4	3.6
15	0.65	1.6	3.0
Ізотермія, швидкість 5 м/с.
2	6.0	8.5	31
3	5.5	8.2	21.8
4	5.1	7.8	19.7
5	4.5	7.6	18.5
6	4.2	7.3	17.3
	3.8	7.1	16.2
9	3.1	6.5	14.3
11	2.6	5 Продовження таблиці 2.1 .9	12.5
13	2.2	5.4	10.8
15	1.55	4.85	9.35
Ізотермія, швидкість 10 м/с
2	6.85	8.25	8.5
3	6.5	7.85	8.1
4	6.15	7.3	7.7
5	5.8	6.8	7.4
6	5.6	6.5	7.1
7	5.3	6.1	6.7
9	4.7	5.35	6.2
11	4.2	4.65	5.6
13	3.8	3.9	5.1
15	3.45	3.35	4.6