Омский Государственный Университет путей сообщения

«УТВЕРЖДАЮ»

Начальник цикла ГОЧС

__________________ М.К.Алафьев

"____"___________________2013 г.

Тема № 4: Радиационная безопасность

ЛЕКЦИЯ

«Радиационная опасность ядерного взрыва

и аварии на радиационно-опасном объекте»

г. Омск

2013 г.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ:

1. Ознакомить с методикой оценки радиационной обстановки.

2. Изучить основные характеристики поражающих факторов ядерного взрыва и аварии на АЭС.

МЕТОД ПРОВЕДЕНИЯ: Рассказ

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ: Специализированный класс

ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ: 2 часа

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

Введение

1. Проникающая радиация.

2. Радиоактивное заражение местности.

3. Зонирование зараженной местности.

4. Нормы радиационной безопасности.

5. Защита от ионизирующего излучения.

6. Защитные свойства материалов.

Заключение

ЛИТЕРАТУРА:

1. Конституция Российской Федерации.

2. Закон РФ “Об обороне” № 61 ФЗ от 31.05.1996г.

3. Федеральный закон «О гражданской обороне» № 28 ФЗ от 12.02.98.

4. Шевандин М.А. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Гражданская оборона. – М.: -2004 г. 364стр.

5. Акимов В.А., Воробьев Ю.Л. Безопасность жизнедеятельности - М.: «Высшая школа»

УЧЕБНО-МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

1. Видеослайды, схемы и плакаты.

2. Справочный материал.

3. Видеофильмы по теме.

Ядерное оружие: боевые свойства, поражающие факторы, меры защиты

Поражающее действие ядерного оружия обусловлено внутриядерной энергией, выделяющейся в результате взрывных процессов деления или синтеза ядер.

Ядерная энергия - это энергия, освобождающаяся при различных превращениях ядер. Процесс быстрого освобождения большого количества внутриядерной энергии в ограниченном объеме называется ядерным взрывом. В зависимости от задач, решаемых путем применения ядерного оружия, от вида и места нахождения объектов (целей) ядерные взрывы могут быть произведены в воздухе на различной высоте (в том числе в космическом пространстве), у поверхности земли и под землей (под водой).

Космический взрыв применяется на высоте более 65 километров для поражения космических целей.

Высотный взрыв - на высотах от 10 до 65 километров для поражения воздушных целей. Для наземных целей он представляет опасность только путем воздействия на электро- и радиоприборы. Основными поражающими факторами такого взрыва являются проникающая радиация, рентгеновское излучение, газовый поток, ионизация среды, электромагнитный импульс, световое излучение, слабое радиоактивное заражение среды.

Высотные взрывы создают области повышенной ионизации, которые влияют на распространение радиоволн КВ-диапазона, на средства связи (кроме УКВ). Они применяются для уничтожения головных частей ракет, самолетов и других летательных аппаратов, со­здания помех радиосвязи и управлению.

Воздушный взрыв происходит на высотах от нескольких сотен метров до нескольких километров. Радиоактивное заражение местности при этом практически отсутствует. Светящаяся область взрыва не касается поверхности земли. Внешние признаки его - сферическая (шаровая) светящаяся область при высоком взрыве и деформированная снизу - при более низком. Образуется грибовидное облако. Основные поражающие факторы: ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, проникающая радиация, незначительное заражение местности в районе взрыва. Ядерные взрывы такого вида применяются для уничтожения населения, личного состава войск, техники, расположенной открыто или в сооружениях простого типа, воздушных целей, а также не особо прочных наземных сооружений.

Наземный взрыв осуществляется на поверхности земли или на такой высоте, когда светящаяся область касается грунта. Последняя внешне имеет форму усеченного шара или полусферы у поверхности земли. Возникает грибовидное облако темных тонов. Характерная особенность этого вида взрыва - сильное радиоактивное заражение местности. Основные поражающие факторы, кроме названного - ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс, проникающая радиация, сейсмовзрывные волны. Наземные взрывы применяются для уничтожения населения и личного состава войск, расположенных в защитных сооружениях и находящихся открыто, в зонах сильного радиоактивного заражения, укрытой техники, а также для разрушения сооружений большой прочности.

Поражающими факторами ядерного взрыва являются: воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение территории, электромагнитный импульс.

Ударной волной называется резкое и значительное по величине сжатие среды (воздуха, грунта, воды), распространяющееся во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью (1 километр - за 2 секунды, 2 километра - за 5 секунд, 8 километров - за 8 секунд). От наземного взрыва ударная волна распространяется вдоль поверхности земли. Она обладает способностью «затекать» в сооружения (открытые защитные двери убежищ, котлованы).

Поражения людей происходят в результате непосредственного и косвенного воздействия ударной волны. У людей могут быть также различные нервно-психические нарушения.

Непосредственное поражение человека ударной волной определяется в основном избыточным давлением во фронте ударной волны и скоростным напором (метательное действие). В итоге у людей могут возникнуть травмы различной степени тяжести.

Косвенное воздействие проявляется в виде травм человеку в результате его ударов о землю при отбросе скоростным напором, ударов обломками различных предметов (фрагментами зданий, камнями, падающими деревьями и т.д.).

Ударная волна поражает также открыто расположенную технику - как действием избыточного давления, так и вследствие отбрасывания объекта скоростным напором и удара его о землю.

Различают слабые, средние и сильные повреждения и полное разрушение техники. Для защиты населения от ударной волны следует использовать защитные свойства местности и техники, возводить инженерные сооружения коллективного типа. Основные из них - убежища 4-го класса, которые уменьшают радиус зоны поражения людей по сравнению с открытым их расположением при наземном взрыве - в 3-5 раз, при воздушном - в 6-8 раз (перекрытые щели - только в 1,5-2 раза).

Световое излучение ядерного взрыва представляет собой электромагнитное излучение оптического диапазона, включающее ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную область спектра. Источники этого излучения - светящаяся область взрыва в воздухе. По своей природе оно преимущественно тепловое. Попадая на поверхность объекта, оно частично отражается, частично поглощается, а если объект пропускает излучение, то частично проходит сквозь него. Так, стекло пропускает до 90% энергии, а черная поверхность поглощает до 95% ее. Светлые поверхности большую часть энергии отражают и, следовательно, меньше нагреваются.

У людей световое излучение может вызвать ожоги открытых участков тела, да и под одеждой, ожоговые поражения глаз и временное ослепление, которое, как правило, проходит без каких-либо последствий. Днем оно длится 1-5 минут, ночью - до 30 минут и более. Световое излучение может вызвать также возгорание и обугливание деревянных частей вооружения и техники, резиновых деталей у автомобилей, чехлов и т.д.

Любая преграда, способная создать тень, защищает от прямого действия светового излучения и исключает ожоги. Чем быстрее человек укроется в тени какой-либо преграды, тем меньше он получит ожогов. В туман, дождь, снегопад действие такого излучения значительно слабее, чем в ясную погоду.

Проникающая радиация - это поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве в течение 15-25 секунд. Доза гамма-излучений измеряется в рентгенах (Р), суммарная поглощенная доза гамма - нейтронного излучения - в радах (рад).

Поражающее действие ионизирующего излучения определяется количеством энергии, поглощаемой биологической тканью (поглощенная доза). Единица поглощенной дозы -рад. 1 рад - это доза, при которой в 1 грамме вещества поглощается количество энергии, равное 100 эрг или 10 Дж/кг. А единица мощности поглощенной дозы - рад/сек, рад/ч.

Приведем значения всех существующих единиц измерения доз ..ионизирующего излучения.

1 рад = 1,06 бэр = 0,01 Гр = 1,14 Р = 0,01 Дж/кг = 100 эрг/ч;

1 бэр = 0,943 рад = 1,07 Р = 100 эрг/ч = 110 Дж/кг = 0,01 Гр = 0,01 Зв;

1 Р = 0,93 бэр = 0,877 рад = 0, 009 Зв;

1 Зв = 100 бэр = 107 Р = 0,943 Гр;

1 Гр= 100 рад = 1 Дж/кг = 114 Р = 106 бэр = 1,06 Зв.

Грэй - это поглощенная доза излучения, соответствующая энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облученному веществу массой 1 килограмм.

Зиверт - эквивалентная доза излучения любого вида, поглощенная в 1 килограмме биологической ткани и создающая такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фонового излучения.

Мощность поглощенной дозы (Гр/сек) - приращение дозы в единицу времени. Характеризует скорость накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться со временем.

Число ядер, распадающихся в 1 секунду, называется активностью радиоактивного вещества (РВ). Беккерель (Бк) = 1 распад в секунду.

Плотность радиоактивного заражения (загрязнения) - 1 Ки/м² - количество распадов в секунду на единицу поверхности (на единицу объема - Ки/л, Ки/м³; на единицу веса - Ки/кг). Загрязнение плотностью 1 Ки/м² эквивалентно мощности дозы 10 Р/ч или 1 Р/ч =10 мКи/см².

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. Единица ее - кулон на килограмм, но на практике чаще используют внесистемную единицу - рентген. Поглощенной дозе 1 рад соответствует экспозиционная доза примерно в 1 Р.

При облучении живых организмов возникают различные биологические эффекты, разница между которыми при одной и той же поглощенной дозе объясняется разными видами облучения. Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с эффектами от рентгеновского и гамма-излучения, т.е. вводится понятие об эквивалентной дозе. Единица ее - зиверт (Зв). Существует также внесистемная - бэр.

Естественно, доза ионизирующего излучения тем больше, чем больше время облучения, т.е. доза накапливается со временем.

Сущность поражающего действия проникающей радиации на человека состоит в ионизации атомов и молекул его организма, а также в поражении костного мозга, что вызывает специфическое заболевание - лучевую болезнь.

Работоспособность людей не снизится, если доза облучения за 4 суток составит не более 50 рад (рентген), многократная в течение 10-30 суток- 100 рад, а в течение года - 300 рад.

Под действием проникающей радиации на элементы техники могут изменяться параметры элементов радиоэлектронной аппаратуры (полупроводники), что нарушает работу радиостанций, радиолокаторов, приборов ночного видения и т.п. или выводит их из строя. Светочувствительные материалы засвечиваются, стекла оптических приборов темнеют. В грунте, технике под действием нейтронов образуются искусственные радиоактивные изотопы, возникает так называемая наведенная радиация.

Поток гамма-лучей при прохождении через различные материалы ослабляется. Степень ослабления тем больше, чем плотнее материал и толще слой. Нейтронный поток сильнее всего ослабляется веществами, содержащими легкие элементы (водород, углерод и т.п.).

Электромагнитный импульс возникает при всех видах ядерных взрывов. Он обусловлен тем, что в момент взрыва в окружающем пространстве образуется система свободных электрических зарядов. В результате ионизации среды мгновенными гамма - квантами за счет вторичной ионизации в пространстве происходит кратковременный раздел положительных и отрицательных зарядов, что приводит к появлению электрических и магнитных полей. В итоге на металлических объектах индуцируются высокие электрические потенциалы относительно земли, на воздушных и подземных проводных и кабельных линиях связи создаются электрические напряжения как относительно земли, так и между проводами. Поэтому пробивается изоляция проводов, трансформаторов, конденсаторов, сопротивлений, перегорают предохранители.

Радиоактивное заражение местности и воздушного пространства происходит вследствие выпадения РВ из облака ядерного взрыва. Источниками такого заражения являются радиоактивные вещества, которые образуются при делении ядерного горючего, а также в результате неполного его вовлечения в ядерную реакцию. Кроме того, они возникают под действием нейтронного потока и наведенной активности почвы в районе взрыва.

РВ могут вызывать поражение людей путем внешнего облучения и при попадании внутрь организма и на кожу. При воздействии больших доз возможно заболевание лучевой болезнью.

При ядерном взрыве РВ поднимаются вверх, образуя радиоактивное облако. Под воздействием высотных ветров оно перемещается на большие расстояния, заражая местность и образуя по пути движения так называемый след. Условно он делится на четыре зоны: А - умеренного заражения (она составляет 70-80% площади следа), Б - сильного заражения (примерно 10% площади следа), В - опасного заражения (8-10% площади следа) и Г - чрезвычайно опасного заражения (2-3% площади следа).

Радиоактивные вещества, попавшие на кожу или слизистые оболочки глаз, носа, рта, если их быстро не удалить, могут вызвать местные радиационные ожоги (воспаления, язвы). Поэтому мероприятия на местности, зараженной РВ, необходимо выполнять в средствах индивидуальной защиты.

Степень радиоактивного заражения поверхностей объектов (производственные и жилые здания, оборудование, автомобили, одежда, кожные покровы человека, животных и т.д.) принято характеризовать также мощностью дозы в миллирентгенах в час (мР/ч). При действиях на зараженной местности следует принять все меры защиты, прежде всего от внешнего гамма-излучения. Наиболее надежную защиту людей от него обеспечивают убежища (в том числе быстровозводимые), противорадиационные и простейшие укрытия.

Разновидностью ядерного оружия является нейтронное. Оно предназначено в основном для массового поражения людей. Нейтронные ядерные заряды - это термоядерные заряды типа «деление-синтез» малой и сверхмалой мощности, устройство которых обеспечивает перераспределение энергии взрыва в пользу проникающей радиации, а точнее - потока нейтронов (до 80% общей энергии взрыва). Поток нейтронов обладает большой проникающей способностью. Взаимодействие нейтронов с живыми клетками приводит к их гибели и в целом к радиационному поражению организма. Этот поток вызывает поражение людей на площади, которая в два раза превышает площадь поражения ударной волной при взрыве обычного ядерного заряда той же мощности.

Защита от нейтронного потока сложнее, чем от проникающей радиации обычного ядерного взрыва. Защитный слой укрытия должен быть по возможности комбинированным, чтобы обеспечить не только замедление, но и поглощение нейтронов. Хорошие защитные свойства имеют бетон, дерево, грунт. Например, слой грунта в 11 сантиметров уменьшает поток нейтронов в два раза.

Мерой опасности ионизирующего излучения для человека служит эквивалентная (или биологически значимая) поглощенная доза - 1 бэр. Для характеристики гамма - и рентгеновского излучения используется рентген. 1 бэр примерно равен 1 Р.

В заключение приведем некоторые практические величины, получаемые человеком в том или ином случае. В частности, ежедневный в течение года трехчасовой просмотр телевизора дает 0,5 мбэр; облучение при флюорографии - 370 мбэр; полет на самолете в течение 3 часов - 1 мбэр; фоновое облучение за год -100 мбэр; облучение при рентгенографии зубов - 3 бэр; облучение при рентгеноскопии желудка (местное) - 30 бэр; кратковременные незначительные изменения состава крови вызывают 75 бэр; нижний уровень развития лучевой болезни - 100 бэр; тяжелая степень лучевой болезни - 450 бэр.

Как видно, не столь уж безобидны для человека иные процедуры и жизненные блага. Хотя и ничего особо опасного при пользовании ими нет. Просто во всем, как говорится, надо знать меру.

Особенности аварии на радиационно-опасном объекте

К основным источникам загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами (РВ) относятся  производственные предприятия, добывающие и перерабатывающие сырье, содержащее РВ, атомные  электростанции (АЭС), радиохимические  заводы, научно-исследовательские институты и др. объекты.

В настоящее время правоохранительными органами Рос­сийской Федерации обобщается практика исполнения законодательства, направлен­ного на предупреждение незаконного вво­за, вывоза, захоронения, утилизации отра­ботавшего ядерного топлива, радиоактив­ных, токсичных, химических и иных вред­ных для окружающей природной среды и здоровья населения зарубежных и отече­ственных промышленных отходов.

Цель данной лекции в том, что бы наиболее полно раскрыть радиоактивный фон и проблемы его снижения.

Задачи лекции:

− аварии и катастрофы на АЭС и других ядерных энергетических установках (ЯЭУ);

− утилизация радиоактивных отходов;

− радиационная безопасность;

− перспективы автономной энергетики

− проблемы снижения радиоактивного фона.1. Аварии и катастрофы на АЭС и других ядерных энергетических установках (ЯЭУ)

АЭС являются составной частью довольно сложной совокупности ядерного производства, называемой ядерно-топливным комплексом или циклом (ЯТЦ). Он включает в себя:

- добычу и переработку урановой руды с получением химических концентратов урана (рудодобывающие и рудоперерабатывающие заводы);

- получение чистых соединений урана из концентратов (аффинажные заводы);

- производство гексафторида урана и разделение его изотопов (заводы по получению гексафторида и разделению его изотопов);

- изготовление топлива для получения энергии на АЭС;

- переработку отработавшего (облученного) на АЭС ядерного  топлива (радиохимические заводы или заводы по регенерации топлива);

-отработку отходов, хранение или захоронение средне- и высокотоксичных отходов и транспортировку ядерных продуктов между предприятиями ЯЦП.

При работе  предприятий ЯЦП образуются пылегазообразные, жидкие и твердые отходы, содержащие  радиоактивные и обычные  химические вещества.

Под радиоактивными отходами понимают непригодные к использованию в настоящее время и в обозримом будущем жидкие и твердые материалы и  предметы, содержащие  радионуклиды в концентрации, превышающей ПДК или ПДУ (предельно допустимые концентрации и уровни).