3. ОЦІНКА РАДІАЦІЙНОЇ ОБСТАНОВКИ
В НАДЗВИЧАЙНИХ УМОВАХ
Навчальною метою цього заняття є надання студентам практики у розв’язанні типових задач з оцінки радіаційної обстановки, формуванні висновків та визначенні заходів, які необхідно вжити для захисту людей на зараженій місцевості.
Умова. В 6.00 10 квітня на Північній АЕС сталася аварія з руйнуванням реактора (тип реактора – ВВЕР) та викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище. В 6.15 за допомогою автоматичної системи контролю отримано перші дані про рівні радіації на території АЕС.
У ролі командира формування оцінити радіаційну обстановку для групи ліквідації наслідків аварії згідно з вихідними даними, які наведені в додатку 3.
Під час оцінки обстановки визначити:
1) дозу радіації, яку може отримати група ліквідаторів наслідків під час перебування в зоні радіаційного зараження (РЗ);
2) допустиму тривалість роботи в зоні РЗ при встановленій дозі радіації;
3) можливі радіаційні втрати людей по сумарній дозі радіації.
Студенти за результатами розрахунків подають звіт встановленої форми:
Оцінка радіаційної обстановки
Р1,
Р/год
Дози радіації
Допустима тривалість роботи,
tр, год
Д∑, Р
Втрати,
%
Дпр,
Р
Дточ,
Р
b,
%
4.
1)………….(чи перевищує розрахована доза установлену);
2)………….(чи зможе група працювати в зоні РЗ заданий час);
3)………….(які очікуються утрати та як їх запобігти).
Методика виконання роботи
Під оцінкою радіаційної обстановки розуміють розв’язання задач з різних варіантів дій населення та формувань в умовах радіаційного зараження (РЗ) місцевості, аналіз отриманих результатів та вибір найбільш доцільного варіанту дій, при якому виключається радіаційне ураження людей.
3.1. Визначення можливих доз радіації під час перебування в зоні РЗ
Розв’язання цієї задачі дозволяє у подальшому оцінити ступінь небезпеки перебування людей на зараженій місцевості та своєчасно здійснити заходи щодо їх захисту.
Вихідні дані:
Рвим – виміряний рівень радіації та час, коли його виміряли (tвим ), Р/год;
tп– час початку перебування людей на зараженій місцевості відносно часу аварії, год;
tр– задана тривалість роботи, год;
Косл – коефіцієнт ослаблення радіації будинком або спорудою, де мають знаходитися люди;
Дуст – встановлена гранична доза опромінення персоналу на одну робочу зміну.
Розв’язок:
Розрахунки базуються на законі спаду рівня радіації в даній точці місцевості, емпірична формула якого:
, (3.1)
де – рівень радіації, перерахований на 1 годину після аварії, Р/год;
– поточний час, що відраховується від моменту аварії, год;
α =0,4 при аварії на АЕС (з реактором ВВЕР);
В першу чергу розраховують рівень радіації на 1 годину після аварії:
, (3.2)
де – коефіцієнт перерахунку рівня радіації з будь-якого часу () на 1 годину після аварії (табл.3.1).
Формулу для розрахунку дози радіації можна отримати з графіків (рис.3.1а, 3.1б), де доза показана як заштрихована площа.
Точне значення площі, тобто дози опромінення, отримують інтегруванням формули 3.1 (рис.1а):
, (3.3)
де tk– час закінчення перебування в зоні РЗ (tk=tn+tp).
Цю формулу можна перетворити в іншій вид, якщо замінити:
; ,
тоді формула для виконання розрахунку матиме вигляд:
, (3.4)
де Рп – рівень радіації на початку перебування в зоні РЗ, Р/год;
Рк – рівень радіації наприкінці перебування в зоні РЗ, Р/год.
Рис. 3.1. Закономірності спаду рівня радіації в зоні РЗ
В свою чергу ці рівні радіації визначаються так:
, (3.5)
. (3.6)
де Кtп і Кtк – коефіцієнти перерахунку рівня радіації з 1 години після аварії відповідно на час tn або tk (табл.3.1).
Дуже часто дозу радіації розраховують по спрощеній формулі та отримують приблизний результат (заштрихована площа на рис.3.1б).
, (3.7)
де Рсер – середнє значення рівня радіації за час роботи (tp) в зоні РЗ, Р/год.
. (3.8)
Спрощена формула завжди дає завищений результат, похибка якого тим більша, чим більший інтервал tр. Відносна похибка розрахунку по спрощеній формулі:
. (3.9)
3.2. Приклад розрахунку
3.2.1. Визначення дози радіації,
яку може отримати група ліквідаторів під час перебування в зоні РЗ
Аварія на ядерному реакторі типу ВВЕР сталася в 6.00. Рівень радіації в районі цеху (Косл=10) о 6 год. 15 хв. становив 100 Р/год. Яку дозу радіації отримає аварійна бригада за 3 год роботи у приміщенні цеху, якщо вони почнуть роботу через 2 години після аварії? Гранична доза опромінення, встановлена на одну зміну роботи, дорівнює Дуст=10 Р.
Розв’язок.
1) Спочатку треба визначити значення часу у відносній системі (від моменту аварії – 6.00):
tвим= 6год 15хв – 6год =15хв =0.25год;
tп= 2год;
tк=tп+tр=2+3 = 5год.
2) З (табл.3.1) знаходимо значення коефіцієнтів перерахунку () для кожної з визначених величин часу (значення розраховані для α=0.4, тобто для реактора ВВЕР):
для часу виміру рівня радіації: tвим = 0.25год — вим = 0.57;
для часу початку роботи: tп = 2год — п= 1.31;
для часу закінчення роботи: tк = 5год — к= 1.90.
3) Розраховуємо за формулою 3.2 значення рівня радіації на 1 годину після аварії:
вим =100 ×0.57=57 Р/год.
4) Розраховуємо за формулами 3.5, 3.6 значення рівня радіації на початку роботи бригади та по закінченню роботи:
Р/год;
Р/год.
5) Розраховуємо значення доз радіоактивного опромінення:
а) по точній формулі 3.4:
Р;
б)по спрощеній формулі 3.7
Р.
6) Відносна похибка розрахунку дози опромінення по спрощеній формулі становить:
%.
Висновок: доза радіації, яку отримає бригада під час ліквідації аварії становить 10.5Р, що дещо перевищує встановлену дозу 10 Р і потребує перегляду запропонованого режиму роботи.
3.2.2. Визначення допустимої тривалості перебування людей в зоні РЗ
при установленій дозі радіації.
Посилаючи людей на заражену місцевість виконувати роботу, насамперед треба визначити, скільки часу люди можуть там перебувати.
Вихідні дані:
– рівень радіації на 1год після аварії, Р/год;
Дуст– установлена доза радіації за одну робочу зміну, Р;
Косл – коефіцієнт ослаблення радіації спорудою, де будуть працювати люди;
tп– початок роботи в зоні РЗ, год.
Розв’язок:
1) Розраховуємо допоміжний параметр:
. (3.10)
2) Користуючись графіком (рис.3.2), по відомим α і tп знаходимо допустиму тривалість роботи.
Рис.3.2. Графік для визначення часу початку (tn)
та тривалості перебування людей (tp) в зонах РЗ
Приклад розрахунку:
Визначити допустиму тривалість роботи аварійної бригади в будинку з Косл=7, якщо роботи почнуться через 5 годин після аварії, а Р1 = 70 Р/год. На одну зміну роботи установлена доза радіації Дуст = 10 Р.
Розв’язок:
1) Розраховуємо значення допоміжного параметру за формулою 3.10:
.
2) По графіках (рис.3.2) для =1 та tп = 5 год знаходимо допустиму тривалість роботи, яка дорівнює tр = 2 год.
Висновок: в заданих умовах аварійна бригада може працювати не більше 2 годин. При цьому вона отримає дозу радіації не більше 10 Р.
3.2.3. Визначення можливих втрат людей
під час перебування на зараженій місцевості.
Можливі втрати людей розраховують, виходячи з отриманої дози радіації та часу, упродовж якого ця доза отримана. Якщо люди раніш вже отримали якусь дозу радіації, то треба враховувати ще і залишкову дозу радіації.
Якщо враховувати те, що організм людини через 4 доби після опромінювання починає виводити з організму ураженні клітини, то ті ураженні клітини, що залишилися в організмі умовно розглядати як залишкову дозу радіації (Дзал). Залишкова доза радіації залежить від часу, який минув після опромінювання і може бути виражена у відсотках від отриманої раніше дози (табл.3.2).
При визначенні можливих втрат людей до розрахованої дози додають залишкову дозу опромінення (Дзал) і з табл.3.3 знаходять очікувані втрати.
Вихідні дані:
Дточ– доза радіації, яку можуть отримати люди під час перебування в зоні РЗ, Р;
Дп– доза радіації, яка була отримана людьми минулого разу, Р;
Тп.о.– час, який минув після попереднього опромінювання, тижнів.
Розв’язок:
1) Визначити залишкову дозу радіації
, (3.11)
де d береться з табл.3.2 для відповідного значення, Тп.о..
2) Розрахувати сумарну дозу опромінювання:
. (3.12)
3) Визначити (шляхом інтерполяції з табл.3.3) очікувані втрати серед людей.
Якщо доза потрапляє в середину інтервалу значень в таблиці 3.3, то відповідні втрати () знаходять шляхом інтерполяції:
, (3.13)
де — доза з таб.3.3 найближча до, але більша за неї;
— доза з таб.3.3 найближча до, але менша за неї;
— втрати відповідні ;
— втрати відповідні ;
Приклад розрахунку:
Визначити можливі втрати людей із складу аварійної бригади, яка з попередніх розрахунків може отримати під час аварійної роботи дозу радіації Дточ=80 Р. Відомо, що за два тижні до цього бригада отримала дозу радіації 32 Р.
Розв’язок:
1) Визначаємо залишкову дозу радіації за формулою 3.11.:
Р.
2) Розраховуємо сумарну дозу радіації:
=80+24=104 Р.
3) Визначаємо можливі втрати (табл.3.3) шляхом інтерполяції (формула 3.13):
Висновок: виконання аварійних робіт в наведених умовах приведе до можливих утрат, які не перевищують 5% від складу бригади, що неприпустимо. Треба скоротити тривалість робіт або почати їх пізніше.
Таблиця 3.1
Коефіцієнт перерахунку рівня радіації (Кt)
на будь-який час t після аварії
t, год.
Кt
t, год.
Кt
t, год.
Кt
0,25
0,57
2,50
1,44
6
2,04
0,30
0,61
2,75
1,49
6,5
2,11
0,50
0,75
3
1,55
7
2,17
0,75
0,89
3,25
1,60
7,5
2,24
1
1
3,50
1,65
8
2,30
1,25
1,09
3,75
1,69
8,5
2,35
1,50
1,17
4
1,74
9
2,41
1,75
1,25
4,50
1,82
9,5
2,46
2
1,31
5
1,90
10
2,51
2,25
1,38
5,50
1,97
11
2,60
Таблиця 3.2
Час після опромінювання Тп.о., тижнів
1
2
3
4
5
Залишкова доза радіації d, %
90
75
60
50
42
Таблиця 3.3
Сумарна доза,
Р
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
Можливі втрати,
%
0
5
15
30
50
70
85
95
100
100
Додаток 3
Варіанти вихідних даних для завдань з оцінки радіаційної обстановки
№
вар.
Рівень радіації на 6:15,Рвим, Р/год
Відносний час початку роботи в зоні РЗ,
tn, год
Задана тривалість роботи,
tр,год
Установлена доза радіації,
Дуст, Р
Коефіцієнт ослаблення,Косл
Раніше отримана доза радіації,
Дп, Р
Час після останнього опромінення,тижнів
1
605
0,5
1,5
25
5
14
1
2
330
0,75
1,75
20
4
21
3
3
310
1,25
2,5
15
2
72
2
4
400
1,5
4,0
20
5
9
4
5
430
2,0
2,5
15
4
13
1
6
285
0,75
2,2
25
6
18
3
7
370
1,25
3,5
20
7
75
2
8
350
0,5
2,0
15
5
11
4
9
335
1,5
3,5
25
2
52
1
10
225
1,75
2,8
20
5
19
3
11
280
1,5
4,0
15
7
22
2
12
550
2,0
4,5
25
2
17
4
13
410
1,25
2,75
20
5
10
1
14
390
2,0
2,5
15
4
12
3
15
400
0,5
2,0
25
5
71
2
16
310
0,75
3,25
20
10
25
4
17
450
1,25
4,5
15
5
13
1
18
470
1,5
2,0
25
2
49
3
19
365
0,5
1,5
20
4
17
2
20
525
2,0
2,5
15
2
67
1
21
200
0,5
1,5
25
5
14
2
22
300
1,0
2,5
20
10
20
3
23
250
1,5
3,0
25
4
50
4
24
320
2,0
3,5
20
7
9
1
25
605
0,75
2,8
20
4
18
2
26
330
1,25
4,0
15
6
75
4
27
310
1,5
2,5
25
7
11
1
28
400
2,0
2,2
20
5
52
3
29
430
0,75
3,8
15
2
19
2
30
285
1,25
2,0
25
5
22
4
31
370
0,5
3,5
20
7
22
1
32
350
1,5
2,8
15
2
17
3
33
335
0,75
4,0
25
5
10
2
34
225
1,5
4,5
20
4
12
4
35
280
2,0
2,7
15
5
71
1
Похожие вопросы |