Прогнозування умов і наслідків аварії на радіаційно небезпечних об'єктах.

А). Теоретичні передумови.

Радіаційна аварія - порушення меж безпеки експлуатації, при яких радіо­активні продукти вийшли із зони реакції внавколишнє середовище.

Аварія на АЕС має велику часову тривалість викидання радіоактивних ре­човин в навколишнє середовище внаслідок значного часу, який необхідно мати для ліквідації аварії. За цей час напрямок вітру може змінитися неодноразово, тому розмір і конфігурацію зон забруднення практично неможливо спрогнозу-вати.

Територія, що зазнає радіоактивного забруднення внаслідок аварії, поділя­ється на зони:

I - зона відчуження - це територія з якої проведено евакуацію населення;

II - зона безумовного (обов'язкового) відселення - це територія, що зазнає
забруднення грунту ізотопами цезію Сз-137 від 15 Кюри/км та вище, де ефек­
тивна еквівалентна доза опромінення людини може перевищувати 0,5 рентген
(бер) за рік понад дозу, яку вона одержала у доаварійний період;

III - зона гарантованого, добровільного відселення - це територія, де забру-днення Сз-137 від 5 до 15 Кюри/км і доза опромінення може перевищити 0,1 рентген (бер) за рік;

IV - зона посиленого радіоекологічного контролю - це територія, де забруд-нення Сз-137 від 1 до 5 Кюри/км і доза опромінення не повинна перевищувати 0,1 рентген (бер) за рік.

Межі цих зон встановлюються та переглядаються Кабінетом Міністрів України на основі експертних висновків.

З часом рівень радіації на місцевості спадає відповідно до закону:

, (6.1)

де Р₀ - рівень радіації у момент часу 1₀ після аварії, [Р/год];

Р_t - рівень радіації у будь який момент часу і після аварії, [Р/год];

п - показник, що характеризує швидкість спаду рівня радіації .

Якщо вважати, що після аварії на АЕС Р_t ~ const, то людина, що знахо­диться в забрудненій зоні, отримає дозу опромінення, яка залежить від рівня забруднення місцевості і часу знаходження людини на цій місцевості:

[рентген], (6.2)

де Р - рівень радіації на місцевості, [Р/год];

К_посл - коефіцієнт послаблення радіації будинками, сховищами, тощо.

Існує багато типів ядерних реакторів. АЕС побудовані в Україні базуються на реакторах водо-водяних з корпусом під тиском (ВВЕР - водо-водяний енерге-гичний реактор) і канальних уран-графітових реакторах (РВБК - водо-графіто-вий реактор). Вони належать до реакторів на теплових повільних нейтронах. Кюрі - одиниця активності радіонукліда джерела, в якому відбувається 3,7x10¹⁰ розпадів атомів зо одну секунду.

Рентген - така доза опромінення, при якій в 1см сухого та чистого повітря при нормальних умовах (0°С, 760 мм рт. ст.) створюються 2,08x10⁹ пар іонів.

Б). Приклад. 6.1.

Дано: Після аварії на АЕС цех по виробництву залізобетонних плит перебуває з зоні радіоактивного забруднення із щільністю зараження ізотопом цезію П_зон = 8 Ки/км . На об'єкті працюють 50 чоловік, з яких 20% перебувають на відкри-гих площадках, а інші в одноповерхових цехових приміщеннях. Робочий день гриває 8 годин. Робітники мешкають у кам'яних одноповерхових будинках в селищі, розташованому на далекій границі зони посиленого радіоекологічного контролю. Час відпочинку - 14 годин. До місця роботи й назад робітники пере­возяться автобусами. Час руху 2 години на добу.

Визначити:

1. У якій зоні забруднення перебуває цех?

2. Яку дозу опромінення отримає кожний робітник протягом року (робочих щів - 252, календарних днів - 365)?

3. Виробити пропозиції начальнику цеху по організації робіт в даних умовах. Відправні дані для розрахунку:

1. Щільність зараження при русі в автобусі П_авт = П_цех

2. Для розрахунків приймаємо: 1 Ки/км = 0,009 мР/год. ).

3. Коефіцієнт послаблення радіації визначається по табл. Б. 10.

4.Добова доза опромінення в рентгенах розраховується по формулі:

(6.3)

де: Р_і - рівень зараженості по цезію (мР/год), для даної зони визначається по формулі (6.4);

t_і - час знаходження в даних умовах (цех, автобус, зона відпочинку);

K_{і посл} - коефіцієнт послаблення для даних умов.

Р _і = П _і x 0,009 [мР/год], (6.4)

де П_і = рівень забруднення зони, Ки/км₂

5. Річна доза опромінення розраховується по формулах:

-для працюючих на відкритих площадках:

Д^рік_відкр = (Д^доб+Д^доб_авт+Д^доб_авт) · 252 + Д^доб_вих · 113, [Р/рік] (6.5)

- для працюючих у цехах:

Д^рік_цех = (Д^доб_цех+Д^доб_авт+Д^доб_відп) · 252 + Д^доб_вих · 113, [Р/рік] (6.6)

6. Із пропонованого переліку вибрати 2...З варіанти організації робіт, якщо ірипустима річна доза опромінення не повинна перевищувати Д^рік_доп ⁼ 01 Р/рік. Варіанти організації робіт:

а). Підсилити радіаційний контроль і облік доз опромінення.

б). Працювати у звичайному режимі.

в). Змінювати роботу на відкритих площадках з роботою в цеху.

г). Роботи на відкритих площадках не проводити, у цеху працювати у зви-іайному режимі без виходу із цеху.

д). Евакуювати всіх робітників зі будмайданчика.

є). Проводити спецобробку робітників.

Рішення.

Р_відп = П_4зони х 0,009 = 1 х 0,009 = 0,009 мР/год;

Р_{роб.зони}= П_{роб. зони} х 0,009 = 8 х 0,009 = 0,072 мР/год; N_відкр=50*0,2=10 люд. N_цех=50 - 10=40 люд.

Висновок: Д^рік_цех< Д^рік_відкр (0,1 Р/рік); Д^рік_відкр > Д^рік_цех

Варіанти організації робіт:

а). Підсилити радіаційний контроль і облік доз опромінення,

в). Змінювати роботу на відкритих площадках з роботою в цеху,

е). Проводити спецобробку робітників.

Приклад. 6.2.

Дано:Будівельний майданчик знаходиться у III зоні забруднення місцевості пі­сля аварії на АЕС, де рівень зараження місцевості радіоактивними речовинами становить 77=9 Ки/км².

Визначити:Яку дозу опромінення отримають працівники за рік, якщо вони працюють щодня по 8 годин, а робочих днів 252 дня?

Рішення:

1. Рівень зараження місцевості з потужністю дози опромінення зв'язані співвід-

ношенням: Р_{роб.зони} = П_{ро6.зони} · 0,009 = 9 · 0,009 = 0,081 _МР/год.

2. Знаходимо дозу опромінення робочих за 8 годин:

3. Знаходимо річну дозу опромінення: Д_рік=Д_доб·Т=0,000648·252=0,163 Р
Висновки:

Річна доза опромінення в 1,6 раз вище встановленої, тому необхідно:

- контроль опромінення робочих здійснювати за допомогою індивідуальних до­зиметрів;

- провести дезактивацію майданчика шляхом зняття бульдозером 5 см шару грунту з наступним його похованням;

- розрахувати графік роботи для 2-х змін робочих.

Приклад. 6.3.

Дано:Людина-оператор за допомогою рентген-апарата контролює якість зва­рювальних швів. Фон рентгенівського опромінення складає Р=2 мР/год. Він працює 230 днів на рік по 6 годин.

Визначити:Річну дозу його опромінення, зробити висновки, дати пропозиції відносно порядку його роботи, якщо допустима доза установлена Д_доп =5 Р/рік.

Рішення:

Приклад. 6.4. Дано:Хвора людина тричі на рік проходить радіологічну терапію по п=2 годи­ни. Потужність опромінення складає Р=20 мР/год.

Визначити:Річну місцеву дозу його опромінення, зробити висновки, якщо до­пустима доза установлена Д_доп =0,5 Р/рік.

Рішення:Д_рік=Р·t=20·2·3=120 мР=0,12 Р> Д_доп =0,5 Р/рік

Приклад. 6.5.

Дано:Інформація про АЕС. Тип ядерного реактора ВВЕР. Електрична потуж­ність реактора 1000 МВт. Кількість аварійних реакторів п=1. Координати АЕС

- Південноукраїнська. Час аварії (Т_ав)-день. Частка викинутих із реактора ра­
діоактивних речовин h=30 %. Метеорологічні умови: швидкість вітру на висоті
10 м — υ₁₀=3...5 м/с; напрямок вітру в бік м. Одеси; стан хмарного покрову —
середній. Будівельники працюють на відкритій місцевості протягом 5 діб з по­
чатку формування сліду, тобто Т_поч=І_ф.

Визначити:

1. Розміри можливих зон радіоактивного забруднення місцевості.

2. Дозу опромінення Д, одержану будівельниками під час роботи в районі ра­діоактивного забруднення.

Рішення.

1. За табл. Б.1 визначаємо категорію стійкості атмосфери, яка відповідає погод-ним умовам і заданому часу доби - категорія стійкості атмосфери =Д.

2. За табл. Б.З визначити середню швидкість вітру в шарі поширення (перене­сення) радіоактивної хмари ν_ср=5м/с.

3. За табл. Б.4 визначаємо довжину та ширину зон забруднення місцевості:

- довжина: L_xм⁼⁼284 км; L_xа⁼74,5км; L_хб⁼9,9км;

- ширина: L_ум=18,4км; L_уА⁼3,5км; L_УБ=0,2км.

4. Місто Одеса знаходиться на відстані приблизно 180 км від АЕС і тому підпа­-
дає під дію зони забруднення М.

Мал. 10. Схема зон радіоактивного забруднення після аварії на АЕС.

5. За табл. Б.9 визначаємо час початку формування сліду t_ф після аварії на АЕС t_ф =9 годин.

6. За табл. Б.7 визначаємо дозу опромінення, одержану будівельниками за 5 діб

при відкритому розміщенні в середині зони радіоактивного забруднення, якщо

:

Висновок:Доза перевищує допустиму для мирного часу 0,1 Р/рік і тому необ­хідно розробити заходи для зменшення дози опромінення працюючих.