3.4 Прогнозирование обстановки и планирование мер защиты в зонах радиационного загрязнения

3.4.1 Общие положения

Под радиационной обстановкой понимают обстановку, которая сложилась или может сложиться на объекте субъекта хозяйственной деятельности или в населённом пункте в результате радиоактивного загрязнения местности и влияет на условия жизнедеятельности населения и устойчивость функционирования объектов хозяйствования.

Прогнозирование радиационной обстановки на объекте субъекта хозяйственной деятельности 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.

3.4.2 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 узкой полосой.

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 табл. 3.2.1.

Таблица 3.2.1. 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 табл. 3.3.2. Примерное изображение зон загрязнения ядерного взрыва приведено на рис. 3.2.1.

Таблица 3.2.2. 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

Рис.3.2.1 Изображение зон загрязнения ядерного взрыва на карте

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, не успев распасться.

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 длинная узкая 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 табл. 3.2.1.

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, рис. 3.2.2.

Рисунок 3.2.2 Изображение зон загрязнения аварии на АЭС на карте

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.

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.

Распад отдельного изотопа подчиняется закону

; 3.2.1

где N₀- первоначальное количество атомов изотопа в момент времениt=0;

N- число не распавшихся ядер за времяt;

λ=0,693/T- постоянная распада;

T– период полураспада.

Описать спад уровня радиации, обусловленный распадом сотен различных изотопов, с помощью 3.2.1 не представляется возможным.

В то же время спад уровня радиации с достаточной для прогнозирования точностью можно описать следующей зависимостью

, Гр/ч, 3.2.2

где P₀ иP_t- мощности поглощённой дозы излученияв моменты времениt₀ иtсоответственно;

n– постоянная спада уровня радиации, для ядерного взрыва,n=1,2.

Постоянная спада при авариях на ядерных ректорах может принимать значения

n=0,1 – 0,45 в зависимости от времени, прошедшего после выброса, и индекса зоны.

За начало отсчёта времени удобно принять 1 час после взрыва (выброса радиоактивных веществ при аварии на ядерном реакторе), тогда уровень радиации в произвольный момент времени может быть определён по формуле

, Гр/ч. 3.2.3

Дозу облучения за интервал времени от t_началадоt_концаможно рассчитать по формуле

, Гр. 3.2.4

Если за начало отсчёта времени принять 1 час после взрыва (аварии на АЭС), тогда формула 3.2.4 запишется в виде

, Гр. 3.2.5

Для зоны радиоактивного загрязнения, образованной ядерным взрывом, постоянная спада радиоактивности n=1,2. Тогда формула 3.2.5 перепишется в виде

, Гр. 3.2.6