Тема 2. Прогнозирование обстановки и планирования мер защиты в зонах радиационного загрязнения. Общие положения
Под радиационной обстановкой понимают обстановку, которая сложилась или может сложиться на объекте субъекта хозяйствования или в населённом пункте в результате радиоактивного загрязнения местности и влияет на условия жизнедеятельности населения и устойчивость функционирования объектов хозяйствования.
Прогнозирование радиационной обстановки на объектах субъекта хозяйствования осуществляется с целью её заблаговременной оценки, разработки и осуществления мероприятий по защите персонала и создания условий для устойчивого функционирования жизненно важных объектов в условиях радиоактивного загрязнения местности.
Заблаговременная оценка радиационной обстановки производится в следующей последовательности.
1.Определяются все объекты, на которых возможны радиационные аварии с радиоактивным загрязнением местности в месте расположения объекта анализа, а также объекты, по которым может быть нанесён ядерный удар.
2.Оцениваются типы и мощность источников радиационной опасности, наиболее вероятный калибр ядерного боеприпаса, который может быть применён в ходе вооружённого конфликта.
3.Оценивается расстояние до этих объектов и характер местности.
4.Оценивается обеспеченность объекта защитными сооружениями для персонала и их защитные свойства.
5.Определяются и оцениваются места, пригодные для временной эвакуации или рассредоточения людей в загородной зоне, пути эвакуации и транспортные средства.
6.Оцениваются климатические, метеорологические условия, время года и суток.
7.Оцениваются возможности объекта по дезактивации территории, зданий и сооружений, одежды, проведению санитарной обработки персонала.
8.Оценивается производственный цикл, возможность его остановки или изменения в условиях радиоактивного загрязнения.
Исходя из оценки радиационной обстановки разрабатываются мероприятия:
- по недопущению облучения персонала и населения сверх допустимых норм;
- по обеспечению устойчивого функционирования объектов жизнеобеспечения населённых пунктов, других важных объектов в условиях радиоактивного загрязнения;
- по подготовке необходимых защитных сооружений и средств индивидуальной защиты, порядку их использования;
- по подготовке необходимых специализированных формирований ГЗ.
Характеристика радиоактивного загрязнения местности при ядерных взрывах и при авариях с выбросом радиоактивных веществ
При взрыве ядерного боеприпаса образуются радиоактивные продукты ядерных реакций в виде частиц размером от нескольких миллиметров до долей микрометров. Эти частицы энергией взрыва в зависимости от его мощности поднимаются на высоту до 30 километров и более в виде облака толщиной в несколько километров и диаметром в несколько десятков километров.
Радиоактивное облако перемещается по направлению и со скоростью среднего ветра, а составляющие его радиоактивные частицы постепенно оседают на землю, загрязняя местность радиоактивными веществами.
Время оседания частиц на землю зависит от их размера, высоты подъёма при взрыве и составляет от нескольких минут для частиц более 1 мм до нескольких лет для частиц менее 1 мкм. Крупные частицы несут до 50 – 70% активности ядерного взрыва. Они оседают на поверхность земли в районе взрыва в течение первых двух суток, формируя полосу радиоактивного загрязнения местности. Более мелкие частицы разносятся на большие расстояния и постепенно оседают на всём Земном шаре, не приводя к заметному повышению уровня радиации.
Распространение радиоактивных компонентов в пространстве осуществляется за счёт суммарного действия кинетической энергии взрыва и кинетической энергии движущегося воздуха в слое атмосферы от поверхности земли до высоты подъёма радиоактивного облака.
Полосу загрязнённой территории условно делят на зоны М,А,Б,В,Г на внешних границах которых уровни радиации, пересчитанные на момент времени 1 час после взрыва, соответствуют значениям, приведённым в таблице 1.
Таблица 1. Радиационная характеристика зон радиоактивного загрязнения
|
Наименование зон |
Индекс зоны |
При ядерном взрыве |
При аварии на АЭС |
||
|
Мощность экспозиционной дозы через 1 час после взрыва на внешней границе зоны, Р/час |
Доза облучения за время полного распада на внешней границе зоны, Р |
Мощность поглощённой дозы через 1 час после аварии на внешней границе зоны, рад/час |
Доза облучения за первый год после аварии на внешней границе зоны, рад |
||
|
Радиационной опасности |
М |
(0,8) |
(4) |
0,014 |
5 |
|
Умеренного загрязнения |
А |
8 |
40 |
0,14 |
50 |
|
Сильного загрязнения |
Б |
80 |
400 |
1,4 |
500 |
|
Опасного загрязнения |
В |
240 |
1200 |
4,2 |
1500 |
|
Чрезвычайно опасн. загрязнения |
Г |
800 |
4000 |
14 |
5000 |
Зоны загрязнения формируются возле эпицентра взрыва крупными частицами, а с удалением от эпицентра всё более мелкими за счёт разной плотности их оседания на единице площади. При прогнозировании радиационной обстановки за форму зон загрязнения принимают правильный эллипс, а возле эпицентра взрыва с наветренной стороны окружность. Зоны загрязнения откладывают на карте местности от эпицентра ядерного взрыва по направлению среднего ветра (векторной суммы ветров в слоях атмосферы от поверхности земли до высоты поднятия радиоактивного облака).
Размеры зон загрязнения (длина, ширина эллипсов и радиусы окружностей) зависят от вида ядерного взрыва, его мощности и скорости среднего ветра и могут быть определены по таблице 2. Примерное изображение зон загрязнения приведено на рисунке 1.
Таблица 2. Размеры зон радиоактивного загрязнения при взрывах ядерных боеприпасов.
|
Мощность взрыва, Мт |
Скорость среднего ветра, м/с |
Размеры зон загрязнения длина – ширина, км |
|||
|
Зона А |
Зона Б |
Зона В |
Зона Г |
||
|
0,02 |
3 |
42 – 5,8 |
17 – 2,9 |
11,9 – 2 |
7,6 – 1,1 |
|
7 |
59 – 7,2 |
24 – 3,3 |
15 – 1,9 |
9,5 – 1,1 |
|
|
14 |
76 – 8,3 |
30 – 3,3 |
16,9 – 1,9 |
10,3 – 1,0 |
|
|
21 |
88 – 9,4 |
34 – 3,3 |
16,6 – 1,9 |
9,9 – 1,0 |
|
|
0,05 |
3 |
61 – 7,8 |
26 – 4,0 |
17,7 – 2,8 |
11,3 – 1,7 |
|
7 |
86 – 9,9 |
36 – 4,7 |
22,8 – 3,0 |
14,4 – 1,7 |
|
|
14 |
112 – 11,0 |
45 – 4,7 |
26,2 – 3,0 |
16 – 1,5 |
|
|
21 |
130 – 12,6 |
51 – 4,7 |
26,4 – 3,0 |
15,7 – 1,5 |
|
|
0,1 |
3 |
83 – 10 |
35 – 5,1 |
23,9 – 3,6 |
15,3 – 2,2 |
|
7 |
116 – 12 |
49 – 6,1 |
31,2 – 4,0 |
19,8 – 2,2 |
|
|
14 |
151 – 14 |
61 – 6,4 |
36,4 – 3,9 |
20,2 – 2,0 |
|
|
21 |
175 – 15 |
69 – 6,3 |
37,3 – 3,8 |
22,1 – 2,0 |
|
|
0,2 |
3 |
111 - 12 |
48 – 6,2 |
32,3 – 4,0 |
20,7 – 2,8 |
|
7 |
156 – 15 |
66 – 7,8 |
42,8 – 5,3 |
27,1 – 2,8 |
|
|
14 |
203 – 18 |
83 – 8,4 |
50,7 – 5,3 |
31 – 2,7 |
|
|
21 |
235 – 20 |
94 – 8,4 |
52,7 – 5,0 |
31,8 – 2,7 |
|
|
0,3 |
3 |
132 - 14 |
57 – 7,3 |
38,5 – 5,1 |
24,6 – 3,3 |
|
7 |
185 – 18 |
79 – 8,9 |
51,5 – 6,0 |
32,7 – 3,3 |
|
|
14 |
241 – 21 |
99 – 9,5 |
61,5 – 6,2 |
37,6 – 3,2 |
|
|
21 |
279 – 23 |
112 – 9,8 |
64,7 – 6,0 |
38,4 – 3,2 |
|
|
0,5 |
3 |
164 – 16 |
71 – 8,5 |
48,1 – 6,2 |
30,8 – 4,3 |
|
7 |
231 – 21 |
99 – 10 |
65 – 7,4 |
41,2 – 4,3 |
|
|
14 |
300 – 25 |
125 – 12 |
78,4 – 7,7 |
47,9 –4,2 |
|
|
21 |
348 – 27 |
141 – 13,5 |
83,4 – 7,7 |
49,5 – 4,2 |
|
|
1 |
3 |
220 – 20 |
97 – 11 |
65 – 7,9 |
41,4 – 5,7 |
|
7 |
309 – 26 |
135 – 13 |
89 – 9,5 |
56,4 – 5,6 |
|
|
14 |
402 – 31 |
170 – 15 |
109 – 10 |
66,8 – 5,6 |
|
|
21 |
466 - 34 |
192 – 16 |
118 – 10 |
70 – 5,6 |
|
|
2 |
3 |
295 - 25 |
132 - 14 |
87,9 - 10 |
56,2 – 6,9 |
|
7 |
414 – 32 |
184 – 17 |
122 - 12 |
77,3 – 6,9 |
|
|
14 |
539 – 39 |
231 – 19 |
152 - 13 |
92,6 – 6,8 |
|
|
21 |
624 - 43 |
261 - 21 |
166 - 13 |
98,7 – 6,8 |
|
|
3 |
3 |
352 - 30 |
158 - 17 |
105 - 12 |
67 – 7,6 |
|
7 |
494 – 37 |
220 – 19 |
147 - 14 |
93,1 – 7,6 |
|
|
14 |
643 – 45 |
277 – 23 |
184 - 15 |
113 – 7,5 |
|
|
21 |
746 – 50 |
313 – 24 |
204 - 16 |
121 – 7,5 |
|
|
5 |
3 |
436 - 40 |
198 - 23 |
131 - 14 |
84 – 9,1 |
|
7 |
612 – 52 |
275 – 27 |
185 - 19 |
117 – 9,1 |
|
|
14 |
796 – 58 |
347 – 28 |
234 - 20 |
143 – 9,0 |
|
|
21 |
922 – 62 |
396 – 30 |
264 - 20 |
157 – 9,0 |
|
При аварии на ядерном реакторе из зоны ядерных реакций в окружающее пространство может быть выброшена часть радиоактивных веществ, находящихся на этот момент в реакторе. В составе выброса преобладают более мелкие частицы радиоактивных веществ и с большим периодом полураспада, нежели при ядерном взрыве, так как за время работы реактора часть образующихся короткоживущих изотопов успевает полностью распасться, а долго живущие изотопы постепенно накапливаются в реакторе.
Выброс радиоактивных веществ из аварийного реактора происходит на небольшую высоту, исчисляемую сотнями метров. Радиоактивное облако формируется гораздо меньших размеров, чем при ядерном взрыве, но вследствие очень малых размеров радиоактивных частиц их оседание на землю происходит медленнее, в результате формируется полоса радиоактивного загрязнения на местности.
Принято делить полосу радиоактивного загрязнения на зоны М, А, Б, В, Г как и в случае ядерного взрыва, однако на их внешних границах уровни радиации, пересчитанные на момент времени 1 час после выброса, будут составлять другие значения, представленные в таблице 1.
При прогнозировании радиационной обстановки за форму зон загрязнения принимают правильные эллипсы, откладываемые на карте местности от места положения аварийного реактора по направлению ветра. Максимальный уровень радиации находится в фокусе эллипса зоны загрязнения. В практике прогнозирования принято отсчёт всех зон начинать от места положения реактора за исключением случая аварии при инверсии и скорости переноса облака 5 м/с, когда зоны с разными уровнями радиации начинаются на различных расстояниях от аварийного реактора, рисунок 2.
В этом случае уровень радиации на оси следа сначала увеличивается от минимума у аварийного реактора до максимума в фокусе зоны максимального загрязнения, а затем начинает спадать.
При ядерном взрыве образуется до 200 изотопов, большая часть которых имеет малые периоды полураспада (от долей секунды до месяцев), а меньшая часть изотопов – периоды полураспада от года до миллиардов лет. Вследствие быстрого распада короткоживущих изотопов в первые часы после ядерного взрыва наблюдаются очень высокие уровни радиации (до нескольких тысяч рентген в час), но и быстро спадающие. За первые 7 часов после взрыва уровень радиации снижается в 10 раз.
Среди радиоактивных изотопов аварийного выброса ядерного реактора преобладают изотопы с большим полупериодом полураспада, поэтому в зонах загрязнения уровни радиации значительно ниже, чем в зонах загрязнения ядерного взрыва. Спад уровней происходит медленно, снижение уровня радиации в 10 раз происходит в течение трёх месяцев после аварийного выброса. Дозы радиации, полученные за время от месяца и более в зонах загрязнения ядерного взрыва и в соответствующих зонах при аварии на АЭС соизмеримы.
Прогнозирование радиационной обстановки при аварии на АЭС
Прогнозирование зон радиоактивного загрязнения территории по следу радиоактивного облака.
Прогнозирование времени начала выпадения радиоактивных осадков на определенном расстоянии от АЭС.
Прогнозирование возможных доз облучения персонала субъекта хозяйствования, продолжающих выполнять задания в зонах радиоактивного загрязнения.
Входные данные:
-
тип ядерного реактора (РБМК или ВВЭР); электрическая мощность реактора, МВт;
-
время начала аварии, дата, час, мин.;
-
часть выброшенных из реактора радиоактивных веществ, от их общего количества, %;
-
скорость ветра на высоте 10м, м/с;
-
направление ветра (в сторону объекта субъекта хозяйственной деятельности (ОХД)), град.;
-
облачность – отсутствует (1 – 4 балла), средняя (5 – 7 баллов), сплошная (8 – 10 баллов);
-
расстояние от аварийной АЭС до объекта субъекта хозяйственной деятельности, LОХД, км;
-
время, прошедшее после аварии, до момента начала облучения людей в зоне загрязнения, суток, час.;
-
длительность облучения в зоне загрязнения, суток, час.