Прогнозирование и оценка обстановки при авариях на ядерно-опасных и радиационно-опасных объектах

Под ядерно-опасными объектами (ЯОО) понимаются объекты, имеющие значительные количества ядерных делящихся материалов в различных физических состояниях и формах. Потенциальная опасность эксплуатации таких объектов заключается в возможности возникновения «критичности» и, соответственно, самоподдерживающейся цепной реакции при аварийных ситуациях, а также при переработке, хранении и транспортировке ядерных делящихся материалов.

К радиационно-опасным объектам (РОО) относятся предприятия, использующие радиоактивные вещества в небольших количествах и изделия на их основе, в том числе приборы, аппараты и установки, не представляющие ядерной опасности

Прогнозирование возможной обстановки. Под радиационной обстановкой понимаются масштабы и степень ионизации окружающей среды естественными и искусственными источниками излучения. В зависимости от степени ионизации среды радиационная обстановка может быть нормальной - мощность дозы до 0,6 мкЗв/ч (60 мкР/ч), аномальной - мощность дозы от 0,6 до 1,2 мкЗв/ч (60... 120 мкР/ч) и радиоактивным загрязнением - мощность дозы более 1,2 мкЗв/ч (120 мкР/ч).

Контроль радиационной обстановки, являющийся составной частью общего контроля состояния окружающей среды, заключается в проведении радиологического мониторинга - наблюдения, оценки и прогнозирования радиационной обстановки, и на основании его результатов определения необходимости нормализации обстановки и принятия мер по защите населения и территорий. Контроль радиационной обстановки осуществляется постоянно на всей территории страны, особое внимание при этом уделяется районам расположения ядерно-опасных объектов и, в первую очередь, атомных станций (АС).

Исходными данными для прогнозирования обстановки являются:

  • - координаты местоположения атомной электростанции (АЭС), или эпицентра ядерного взрыва;
  • - тип реактора, его энергетическая мощность или вид ядерного взрыва;
  • - время начала выбросов радиоактивных веществ в атмосферу, или время ядерного взрыва;
  • - направление и скорость ветра;
  • - степень вертикальной устойчивости приземной атмосферы.

При аварии на АЭС определяют показатели обстановки:

  • - размеры (длина, ширина, площадь) зон радиоактивного загрязнения и их расположение на местности;
  • - мощность дозы гаммы-излучения в любой точке следа радиоактивных выбросов и в любой момент времени;
  • - доза внешнего облучения людей в любой точке следа выброса;
  • - время начала радиоактивного загрязнения местности;
  • - количество людей, оказавшихся в зонах радиоактивного загрязнения.

При оценке практической радиоактивной обстановки при ядерном взрыве определяют показатели:

  • - приведение уровней радиации к одному времени после ядерного взрыва;
  • - определение возможных доз облучения;
  • - определение допустимой продолжительности пребывания людей на радиоактивно зараженной местности;
  • - определение времени начала преодоления участка заражения, начала работ и назначение количества смен при выполнении аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСиДНР);
  • - определение возможных радиационных потерь рабочих и служащих, населения, личного состава формирований и т. д.

Главная цель прогнозирования радиационной обстановки - выявление и оценка трудоспособности рабочих и служащих, военнослужащих, остального населения,

Оценка радиационной обстановки включает два этапа:

  • - выявление радиационной обстановки;
  • - фактическую оценку обстановки.

Выявить радиационную обстановку, значит - определить и нанести на рабочую карту (схему) зоны радиоактивного заражения (загрязнения) или уровни радиации в отдельных точках местности.

На первоначальном этапе выявления радиационной обстановки осуществляют прогнозирование возможной обстановки. Прогнозирование позволяет быстро принять необходимые предварительные решения, но его результаты могут значительно отличаться от фактической радиационной обстановки, поэтому они должны быть уточнены по данным разведки.

Оценку фактической радиационной обстановки осуществляют в целях принятия необходимых мер защиты, обеспечивающих уменьшение (исключение) радиоактивного облучения и определение наиболее целесообразных действий людей на зараженной (загрязненной) местности.

Расчеты, связанные с оценкой радиационной обстановки, ведут аналитическим способом с помощью формул, таблиц, графиков, номограмм.

Фактическая оценка радиационной обстановки предназначена для выработки мер по защите населения при авариях на атомной станции методом прогнозирования, методом выявления и оценки фактической радиационной обстановки по возможным фазам развития аварии путем определения зон планирования и проведения мер по защите населения, а также порядка их выполнения. В соответствии с методологией, работа по определению мер защиты населения проводится в два этапа: 1-й этап - определение постоянных зон планирования мер по защите населения, осуществляемое заблаговременно; 2-й этап - определение зон проведения мер по защите населения, уточняющее зоны планирования, осуществляемое после возникновения аварии.

Приведение уровней радиации к одному времени после взрыва. Уровни радиации в ходе радиационной разведки измеряют, как правило, в различное время. Поэтому, для правильной оценки радиационной обстановки и нанесения ее на карту (схему) необходимо привести уровни радиации, измеренные в различных точках местности в разное время, к одному времени после взрыва. Это необходимо также для контроля за спадом уровней радиации. За эталон принимают, как правило, уровень радиации на один час после взрыва Р0.

Пересчет уровней радиации на один час производят по формуле:

а так же по таблицам, графикам, номограммам.

Для решения задачи используем табл. В.6 приложения, где приведены коэффициенты пересчета уровней радиации на любое значение времени:

Здесь и далее Р0 = Рг - уровню радиации на один час после взрыва.

Чтобы определить уровень радиации на один час после взрыва, необходимо измеренный уровень радиации умножить на величину коэффициента П, соответствующего времени измерения.

Определение возможных доз облучения при действиях па местности, зараженной радиоактивными веществами. Дозы облучения на зараженной местности можно определить с помощью индивидуальных дозиметров или, при наличии приборов радиационной разведки, путем измерения уровней радиации через равные промежутки времени, определить средний уровень радиации р

за время нахождения в зоне заражения Т и затем рассчитать дозу по формуле:

где Косл - коэффициент ослабления дозы, зависящий от условий расположения людей. Ориентировочные Кося даны в табл. В.8 приложения.

Однако таким методом можно фиксировать только случившееся. Заранее рассчитывать действия людей на зараженной местности можно по формуле:

где Р0 = Рх - уровень радиации на один час; тн и тк - соответственно время начала и окончания облучения; Косл - степень ослабления радиации в зависимости от условий нахождения людей.

Для удобства работы:

Если люди в зоне заражения находятся в разной степени защищенности, то определяют средний уровень защищенности Косл ср:

где (ткн) - общее время нахождения в зоне; т, - время нахождения в зоне открыто; т23 - время и коэффициенты ослабления в соответствующей степени защищенности - АГ0СЛ 2, К^, здесь ткн =т,+т23.

Доза может быть определена также с помощью таблиц, графиков, номограмм и радиационных линеек.

Воспользуемся табл. В.9 приложения, в которой приведены дозы радиации на открытой местности для уровней радиации 100 Р/ч на 1 ч после взрыва. Фактические дозы для других значений уровня радиации Дф определяются так: полученное по таблице значение дозы Дх умножается на отношение /ф/100, где р - фактический уровень радиации на 1 час после взрыва, т. е.

Определение допустимой продолжительности пребывания людей на зараженной местности. Для решения задачи необходимы следующие исходные данные:

  • - время начала облучения (входа в зараженную зону);
  • - уровень радиации на момент входа;
  • - установленная доза облучения;
  • - коэффициент ослабления радиации.

Установленная доза Ду - доза, приведенная на время выполнения определенной задачи или работы в зоне радиоактивного заражения. Величина ее определяется командиром (начальником) в зависимости от стоящих задач и остаточной дозы (см. табл. В. 10 приложения), если люди уже подвергались облучению.

Задача может быть решена по формуле (8.47) или по табл. В.9 приложения как обратная. В этом случае надо предварительно определить условную (см.

табл. В.9 приложения) установленную дозу Д и далее, найдя на строке времени начала облучения условную табличную дозу, против нее по вертикали отсчитать допустимую продолжительность пребывания в зоне.

Для этой цели воспользуемся табл. В.11 приложения. Используя исходные данные, определяем отношение

(горизонталь) и на пересечении с вертикалью, соответствующей времени входа т вх находим допустимую продолжительность пребывания в зоне заражения.

Расчет режимов радиационной защиты населения. Уровень радиации при взрыве зависит от расстояния от эпицентра, мощности и вида взрыва, от зоны радиоактивного заражения, в которой может оказаться объект или формирование ГО. Поэтому заранее разрабатывают режимы радиационной защиты, в зависимости от вероятных пределов уровней радиации для данного объекта или населенного пункта.

Фактические защитные свойства зданий и сооружений, простейших укрытий, приспосабливаемых подвалов и других заглублений сооружений также смогут быть определены по формулам или приняты по справочным данным. Например, деревянные жилые дома обеспечивает коэффициент ослабления Кжл 3) = 2:

  • - в каменных одноэтажных домах - АГ0СЛ (К3) = 10;
  • - в каменных многоэтажных домах - Косл 3) = 20.. .30;
  • - в производственных многоэтажных зданиях - Косл3) = 7 и т.д.

Необходимо учитывать отдаленность жилья от места работы и возможность использования транспортного средства. Для пешего движения Косл= 1, для всех видов транспорта Косл- 2.

Отдыхающие смены предприятий, продолжающих свою деятельность в городах, должны размещаться так, чтобы общее время доставки туда и обратно не превышало четырех часов, из них пешее движение - не более одного часа в одном направлении.

При разработке режимов поведения необходимо учитывать возможность прекращения производственной деятельности по сигналам ГО, опасность вторичных факторов - возможность затопления, взрывов, пожароопасность и т. п. Должна учитываться сменность работы (одна или две смены по 10... 12 часов).

Режим работы является частью общего режима в районе следа радиоактивного облака. Под режимом поведения людей понимают повторяющееся с определенной периодичностью в течение суток, продолжительность и условия работы, передвижения и отдыха рабочих и служащих (населения).

Режим работы рабочих и служащих и режим поведения населения определяют руководители объектов и штабы ГО, из условия, что за время пребывания на радиоактивно зараженной местности люди не должны получить дозу облучения выше допустимой для данного случая.

Режим радиационной защиты можно определить расчетным путем, используя усредненные показатели, учитывающие защитные свойства зданий (сооружений) и продолжительность пребывания в них людей. Такими усредненными показателями являются:

  • - коэффициент защищенности людей (С3);
  • - коэффициент безопасной защищенности людей (Сбз);

Коэффициент защищенности показывает, во сколько раз доза радиации, накопленная людьми за сутки при установленном режиме поведения, меньше дозы, которую они получили бы за сутки, находясь непрерывно на открытой местности.

где 24 - количество часов в сутках; т, - время открытого пребывания людей на зараженной местности; тх2,...,тп - время пребывания людей в течение этих суток в укрытиях, зданиях, транспортных средствах и т. п., ч; К{2,...,Кп - коэффициенты ослабления гамма-излучения укрытиями, зданиями и т.п.

На зараженной территории коэффициент защищенности С3 может не обеспечить безопасную жизнедеятельность людей. Поэтому введен второй усредненный показатель - коэффициент безопасной защищенности Сбз. Коэффициент безопасной защищенности Сбз- значение коэффициента защищенности при таком режиме поведения рабочих, служащих или населения, когда они за данные сутки не получат дозу облучения выше установленной (допустимой). Следовательно, если люди будут соблюдать в течение суток режим поведения, соответствующий определенной величине Сбз, они не переоблучатся выше допустимых величин. Коэффициент Сбз рассчитывают на каждые сутки пребывания людей на зараженной радиоактивными веществами (РВ) местности делением величины дозы, которую они получат, находясь в течение суток на открытой местности, на установленную для тех же суток дозу облучения:

Для населения, рабочих и служащих, исходя из конкретных местных условий, рассчитывают варианты режимов поведения. Режим поведения на зараженной РВ местности определяют в такой последовательности: рассчитывают величину коэффициента защищенности С, для желаемого режима поведения; рассчитывают коэффициенты безопасной защищенности людей Сбз на первые, вторые и последующие сутки, исходя из фактически сложившейся радиационной обстановки; сравнивают величины Сбз и С,, имея в виду, что С3 должен быть либо больше, либо равен Сбз3>Сбз)- Если коэффициент Сбз больше коэффициента С3, то в режим поведения вносят коррективы, т. е. сокращают время пребывания людей на открытой местности, в домах или на работе и увеличивают продолжительность их пребывания в укрытиях.

Существуют два способа определения режимов поведения рабочих и служащих объектов промышленности.

Первый способ используют чаще, так как он применим на большей части зараженной территории (зоны А, Б), где уровни радиации, приведенные на 1 ч после ядерного взрыва, сравнительно невелики (до 240 Р/ч), в основу расчета принимают однократно допустимую дозу (за 4 сут.). При этом режим поведения устанавливают на каждый день первых четырех суток. В этих случаях, производственная деятельность людей может быть возобновлена сразу после окончания выпадения радиоактивных осадков, и допустимые дозы облучения устанавливаются на каждые сутки.

Второй способ определения режимов поведения рабочих и служащих используют значительно реже, поскольку его применение возможно на значительно меньшей территории, только в зонах опасного заражения местности (зоны В, Г). Этот способ предназначен главным образом для расчета режимов поведения рабочих и служащих на длительный период (от нескольких суток до нескольких месяцев). Расчет ведут по месячным, квартальным или годовым допустимым дозам. Из-за сложной радиационной обстановки (высокие уровни радиации) личный состав до начала производственной деятельности, во избежание переоблучения, должен некоторое время после выпадения радиоактивных осадков находиться в противорадиационных укрытиях (время прекращения работы объекта).

Первый способ более гибок, он применим на многих объектах с многообразием производственной деятельности и проживания людей.

Исходными данными для определения режима радиационной защиты рабочих и служащих в условиях радиоактивного заражения местности являются:

  • - уровни радиации в районе объекта ;
  • - установленные или допустимые дозы облучения Ду или Дд;
  • - значение коэффициента ослабления (Косл);
  • - время пребывания людей в соответствующих условиях (т).

Значение коэффициентов ослабления принимают по справочным данным или расчету.

Время пребывания людей в различных условиях защищенности определяется производственным процессом и устанавливается в качестве режима поведения.

Проиллюстрируем порядок определения режима радиационной защиты рабочих и служащих по первому способу на конкретном примере (см. приложение А).

Определение размеров и положения зон планирования мер по защите населения, проводимое заблаговременно. Определение размеров и положения зон планирования, мер по защите населения осуществляется методом прогнозирования по данным моделирования возможных аварий. Вследствие возможного изменения направления ветра на начальной и ранней фазах развития аварии от его направления на момент выброса РВ планирование осуществляется по круговым зонам.

Зона № 1 - зона общей упреждающей эвакуации населения при возникновении начальной фазы аварии (НФА). НФА может возникнуть на реакторах типа РБМК и ВВЭР, особенно на реакторах РБМК первого поколения (Чернобыльская АЭС). Зона представляет собой круг с радиусом в зависимости от типа и мощности реактора (табл. 8.17).

Таблица 8.17

Радиусы зоны эвакуации № 1

Тип реактора

Радиус (км)

ВВЭР - 1000, БН - 350, БН - 600

7

ВВЭР - 440 (проект 230)

10(15)

РБМК - 1000(1 п)

15

РБМК - 1000 (С)

10

Примечание. 1 п - реакторы первого поколения; С - серийные реакторы.

Зона № 2 - зона общей экстренной эвакуации населения. В условиях отсутствия начальной фазы аварии она включает в себя зону № 1 и представляет собой круг радиусом 30 км для всех типов реакторов. При наличии НФА зона представляет собой кольцо с минимальным радиусом, равным радиусу зоны № 1 (/?,), и максимальным радиусом, равным 30 км (i?2). Критерий - не превышение дозы на все тело и щитовидную железу для критической группы населения - беременных женщин и детей за время эвакуации.

Зона № 3 - зона планирования различных мер защиты населения по данным прогноза и оперативной разведки представляет собой круг радиусом более 30 км.

Определение размеров, положения и других характеристик зон проведения мер по защите населения при возникновении аварии.

а) Определение размеров, положения зон проведения экстренных мер по защите населения на начальной и ранней фазах развития аварии.

Задача решается методом прогнозирования по данным аварии и метеоданным на момент выброса РВ. Основой определения размеров и положения зон проведения мер по защите населения методом прогнозирования является определение размеров и положения прогнозируемой зоны распространения загрязненного воздуха при аварии, которая имеет форму правильного эллипса. Может проводиться уточнение зон проведения мер по защите населения методом выявления и оценки фактической обстановки.

Зоны проведения мер защиты (№ 1 - общей упреждающей эвакуации, № 2 - общей экстренной эвакуации, № 3 - различных мер защиты населения) представляют собой секторы № 1 и № 2 круговых зон планирования в зависимости от азимута ветра Ав и угла разворота ветра а„. Азимут направления ветра - это угол от направления на север по ходу часовой стрелки до направления, откуда дует ветер. Угол разворота ветра ав - это угол отклонения ветра от его среднего значения на высоте более 500 метров.

Угол разворота ветра ав определяется метеостанцией, имеющейся на каждой АС, в зависимости от возможной флуктуации направления ветра в верхних слоях атмосферы. По углу ав определяются углы секторов зон проведения мер защиты населения (табл. 8.18).

Таблица 8.18

Значение угла сектора зон проведения мер защиты (р, град, в зависимости от угла разворота ветра ав

«в,

град

Зоны мер защиты

<45

45...90

91...135

136...180

>180

Ф.

№1

180

360

Ф2

№1, №2, №3

45

90

135

180

360

Примечание, (pi - угол сектора проведения мер защиты в зоне №1 при наличии НФА; (р2 - угол сектора проведения мер защиты в зонах № 1 (при отсутствии НФА), № 2 и № 3.

Сектор № 1 включает эллипс вероятного распространения загрязненного воздуха и учитывает наиболее вероятные величины флуктуации воздуха (угол ав) в соответствии с метеоданными на момент аварии. В данном секторе меры защиты проводятся обязательно.

Сектор № 2 учитывает максимально возможные величины флуктуации воздуха, он определяется касательными к окружности зоны № 1, проводимыми параллельно векторам сектора № 1. В данном секторе меры по защите населения проводятся по возможности.

Зона № 3 включает зоны проведения таких мер защиты населения, как укрытие его в СКЗ, использование СИЗ и проведение йодной профилактики.

Радиусы зон проведения различных мер защиты R3 определяются как длины эллипсов прогнозируемых зон загрязнения различной степени. Критерием величины R3 являются прогнозируемые дозы облучения населения на границе различных зон загрязнения, требующие применения определенных способов защиты с целью не допустить переоблучения населения. Расчеты могут уточняться по данным воздушной разведки. При изменении азимута ветра более чем на 5 град, секторы зон по мерам защиты определяются заново.

Как частный случай зоны проведения мер по защите населения могут иметь форму круга (табл. 8.18).

Площади зон проведения мер по защите населения определяются в зависимости от конфигурации зоны, радиуса зоны и угла разворота ветра и могут быть выражены:

- площадью круга

- площадью кольца

- площадью сектора

- площадью части кольца

где Л, - радиус зоны № 1; R2 - радиус зоны № 2.

Площади зоны № 1 и зоны № 2 в условиях отсутствия начальной фазы аварии определяются по формуле площади круга (8.53).

Площадь зоны № 2 при наличии начальной фазы аварии определяется по формуле (8.54) площади кольца.

  • б) Порядок решения задачи по определению размеров и положения зон проведения мер по защите населения в зоне № 3.
  • 1) Определение степени вертикальной устойчивости атмосферы в зависимости от скорости ветра, времени суток и состояния облачности (табл. 8.19).

Таблица 8.19

Таблица для определения степени вертикальной устойчивости атмосферы (при отсутствии снежного покрова)

Скорость

ветра,

м/с

Облачность

ясно переменная

сплошная

ясно переменная сплошная

Ночь

День

2

Инверсия

Изотермия

Инверсия

Изотермия

3

4

Изотермия

Изотермия

Примечание. Аналогичная схема для условий зимы.

Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы: инверсия, конвекция, изотермия.

Инверсия - состояние атмосферы, при котором восходящие потоки воздуха отсутствуют, а температура почвы ниже температуры воздуха.

Конвекция - состояние атмосферы, при котором сильно развиты восходящие потоки воздуха, а температура поверхности почвы выше температуры воздуха.

Изотермия - такое состояние атмосферы, при котором восходящие потоки воздуха очень слабы, а температура почвы равна температуре воздуха.

  • 2) Определение угла сектора зон загрязнения cpi и ср2 в зависимости от угла разворота ветра ав (см. табл. 8.18).
  • 3) Определение критериев для принятия решения о мерах защиты населения в зоне № 3 (см. табл. 8.20).

Таблица 8.20

Критерии для принятия решения на ранней фазе развития аварии

Защитные меры

Дозовые критерии (доза, прогнозируемая за первые 10 суток), мЗв (рад)

на все тело

на отдельные органы

нижний

уровень

верхний

уровень

нижний

уровень

верхний

уровень

Укрытие, защита органов дыхания и кожных покровов

5 (0,5)

50(5)

50(5)

500 (50)

Продолжение табл. 8.20

Йодная профилактика:

  • - взрослые
  • - дети

-

-

  • 50(5)
  • 50(5)

500 (50) 250 (25)

Эвакуация:

  • - взрослые
  • - дети и беременные женщины

500 (50) 10(1)

500 (50) 50(5)

500 (50) 200 (20)

5000 (500) 500 (50)

4) Определение величины радиусов зон определения мер по защите населения в зависимости от типа реактора, категории вертикальной устойчивости атмосферы, дозовых критериев (табл. 8.21).

Таблица 8.21

Длина зон радиоактивного загрязнения местности при аварии на реакторе типа РБМК-1000, км (конвекция, скорость ветра vB= 3 м/с)

Доза,

рад

Время формирования заданной дозы

Часы

Сутки

Месяцы

1

3

6

12

24

2

5

10

20

2

3

12

5

4

7

10

13

18

24

38

40

56

80

90

160

50

-

-

-

3

4

5

6

8

10

13

15

26

5) Определение площади зоны радиоактивного загрязнения, км2, осуществляется в зависимости от конфигурации зоны проведения мер защиты по формулам (8.53) - (8.56).

6) Нанесение зон проведения мер по защите населения на карту (рис. 8.2). Графическое отображение зон планирования и проведения мер но защите населения при авариях на АС по различным фазам аварии

Рис. 8.2. Графическое отображение зон планирования и проведения мер но защите населения при авариях на АС по различным фазам аварии:

/?3ДЭ- радиус зоны эвакуации детей;

Я- радиус зоны укрытия населения в СЗК и использования СИЗ;

R*й п - радиус зоны йодной профилактики взрослых;

У?;‘й п-радиус зоны йодной профилактики детей

При выявлении и оценке радиационной обстановки методом прогнозирования в случае необходимости в зонах проведения мер по защите населения могут решаться задачи по определению возможных степеней и временных параметров загрязнения, а также ожидаемых дозовых нагрузок населения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >