Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

Кафедра БЖіІЕ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання курсового проекту

«Оцінка радіаційної обстановки

На об’єкті народного господарства

При аварії на АЕС»

Харків-2012

Міністерство освіти і науки молоді та спорту України

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

Кафедра БЖіІЕ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання курсового проекту

«Оцінка радіаційної обстановки

На об’єкті народного господарства

При аварії на АЕС»

З курсу «Радіоекологія»

для усіх спеціальностей

 

Затверджено

кфедрою БЖіІЕ

Протокол № від ____________

Харків ХДТУБА - 2012

Методичні вказівки до курсового проекту з курсу «Радіоекологія» на тему «Оцінка радіаційної обстановки на об’єкті народного господарства при аварії на АЕС» для усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання / Укладачі: К. С. Пономарьов, О.С. Лебедева – Харків: ХНУБА, 2012. – 54 с.

 

 

Рецензент: О.В. Архіпов

 

Кафедра безпеки життєдіяльності та інженерної екології

Ціль методичних вказівок – надати допомогу студентам при виконанні курсового проекту «Оцінка радіаційної обстановки на об’єкті народного господарства при аварії на АЕС» за спеціальністю № назва

 

Кафедра безпеки життєдіяльності і інженерної екології

 

 

Зміст

		С.
	Передмова Вступ
1.	Вимоги норм радіаційної безпеки в Україні
2.	Оцінка радіаційної обстановки
	2.1.	Виявлення радіаційної обстановки за фактичними даними
		2.1.1. Приведення рівня радіації до одного часу після аварії.
		2.1.2. Складання карти - схеми із зонами радіаційного забруднення.
	2.2.	Оцінка радіаційної обстановки
		2.2.1. Визначення можливих доз опромінення населення і особового складу формувань ЦО
		2.2.2. Визначення допустимого часу перебування людей на зараженій території
	2.3.	Режим захисту населення
		2.3.1. Порядок вибору і введення в дію режимів захисту
		2.3.2. Визначення прогнозованих доз опромінення
		2.3.3. Визначення очікуваних доз опромінення
		2.3.4. Визначення коефіцієнта безпечної захищеності
	Додаток 1
	Додаток 2
	Додаток 3
	Перелік посилань

 

 

Передмова

Останні десятиліття відзначились низкою аварій та катастроф на атомних електростанціях. Такі аварії, як аварія на четвертому атомному енергоблоці ЧАЕС та на АЕС «Фокусіма» яскраво показали, що незважаючи на теоретичні розрахунки ризику аварії на сучасних атомних електростанціях 10^-5 – 10^-8. При цьому враховуючи, що в світі існує біля 500 реакторів, тобто теоретично аварія повинна виникати один раз на десять тисяч років. Але ж реальність свідчить про інше.

Дані методичні вказівки призначені для виконання курсової роботи «Оцінка радіаційної обстановки на об’єкті народного господарства при аварії на АЕС». Метою курсової роботи є визначення радіаційної обстановки за методикою НРБУ-97, визначення режиму роботи підрозділів цивільного захисту та режиму роботи підприємства в зоні радіаційного зараження.

Методичні вказівки підготовлені згідно з вимогами навчальної програми міністерства освіти і науки, молоді та спорту, робочою навчальною програмою курсу «Радіоекологія» то робочими планами спеціальності.

 

Вступ

На початку ХХ ст. до природних джерел радіації долучилися й штучні, зумовлені антропогенною діяльністю людини. Дедалі ширше техногенні (антропогенні) джерела іонізуючого випромінювання використовуються у медичній практиці для діагностики й терапії; проводяться випробування ядерної зброї у різних геосферах Землі; розвивається атомна енергетика; активізуються техногенні процеси, в яких застосовують штучні й природні радіонукліди; проводять наукові дослідження, в яких застосовують радіоактивні атоми. [1].

Джерела радіації у медицині. Сьогодні головний вклад у дозу, отриману людиною від техногенних джерел радіації, вносять рентгенодіагностика (загальна й стоматологічна рентгенографія) та методи лікування, пов’язані із застосуванням радіоізотопів при онкологічних та деяких інших важких захворюваннях. В розвинених країнах щорічна рентгенодіагностика зумовлює вклад в опромінення людини аж до 95% загальної дози від застосування медичної техніки (Гродзинський, 2000). При цьому рентгенологічні обстеження мають масовий характер (від 300 до 900 обстежень у рік на 1000 чол.), а середня щорічна доза опромінення становить 0,4–1 мЗв.

Поширюються нові, складніші діагностичні і лікувальні методи, що спираються на використання радіоактивних елементів. Як не дивно, але одним з головних способів боротьби з раком залишається променева (радіоізотопна) терапія. Опромінення у медицині спрямоване на лікування хворого, проте часом воно буває невиправдано високим. Незважаючи на те, що медичне використання джерел радіації спричиняє масове опромінення людей, відмова від рентгенодіагностики була б великою помилкою. Виявлення захворювання на ранніх стадіях розвитку дає можливість ефективно лікувати людину. В недалекому майбутньому передбачається подальше зростання дози опромінення в медичних цілях. Відтак особливої актуальності набуває розробка способів зменшення негативного впливу іонізуючої радіації на людину у медицині.

Випробування ядерної зброї. В останнє півстоліття кожен житель планети зазнав опромінення від радіоактивних опадів, що утворилися у результаті ядерних вибухів. Важливим джерелом інформації щодо впливу випробувань ядерної зброї є статистичні дані стосовно стану здоров’я населення країн і регіонів, які постраждали від опромінення в малих дозах. Ці матеріали містять наслідки ядерних випробувань в атмосфері упродовж 1954–1980 рр. Однак через їхню таємність, яка завжди супроводжувала подібні випробування зброї, результати медичної статистики та дозиметрії для територій, що прилягають до місць проведення випробувань у колишньому СРСР (Північний Казахстан, Алтай і Південна Сибір, Оренбурзька і Челябінська області, район Аральського моря, Російська Арктика), США (Невада), на деяких тихоокеанських атолах США, Великобританії і Франції, у Центральній і Південній Азії (Китай, Індія, Пакистан), є недоступними для незалежних експертів. Отже, спираючись на їхні аналізи, доводиться робити висновки на підставі неповних чи уривчастих даних. Загалом у США проведено 1030 ядерних випробувань, у колишньому СРСР – 715, у Франції – 198, у Великобританії і Китаї – по 43. З 1945 по 1980 р. здійснено більш як 400 ядерних вибухів у атмосфері. Максимум цих випробувань мав два періоди: перший припадає на 1954–1958 рр., коли ядерні вибухи проводили США, Великобританія і СРСР, та другий, значно інтенсивніший – на 1961– 1962 рр., коли їх здійснювали головно США та СРСР. Під час першого періоду більшу частину випробувань провели США, а під час другого – СРСР. За ці періоди сталось 128 вибухів атомних бомб, у тому числі й нейтронних, серед яких і надзвичайно потужних. Сумарна активність радіонуклідів від подальших випробувань була в чотири рази меншою за радіоактивність вибухів ядерної зброї у відповідні періоди. Це пояснюється тим, що у 1963 р. СРСР, США і Великобританія підписали «Договір про обмеження випробувань ядерної зброї», в якому ці країни зобов’язались не випробовувати її у повітрі, під водою та у космосі. Після цього лише Франція та Китай провели серію ядерних вибухів у атмосфері, однак їхня потужність була значно меншою, а самі випробування проводили зрідка (останнє з них – у 1980 р.). Підземні випробування нейтронних бомб проводять до цього часу, проте вони практично не супроводжуються утворенням радіоактивних опадів. Для проведення масового випробування ядерної зброї було створено декілька великих ядерних полігонів. П’ять ядерних держав: США, колишній СРСР, Великобританія, Китай і Франція проводили випробування на таких найбільших полігонах світу: Невадському (США і Великобританія, згідно з контрактом); Семіпалатинському і Новоземельському (СРСР); Лоб-Норському (Китай) та Полінезійському (Франція) (рис. 7). Крім цих полігонів США, низку вибухів проведено на атолах Бікіні, Еніветок, Джонстон у Тихому океані, а також у штатах Нью-Мексико та Аляска. У колишньому СРСР проводили масові військові навчання із застосуванням нейтронної бомби у районі Тоцька (Оренбурзька область) та Челябінська. Великобританія випробувала ядерну зброю поблизу західного узбережжя й на півдні Австралії, а Франція використовувала свої полігони в пустелі Сахара (Алжир) та на атолі Муруроа (Полінезія). З 1998 р. випробування ядерної зброї розпочали також Індія й Пакистан.

Атомна енергетика. Джерелом техногенного опромінення, довкола якого точаться найінтенсивніші суперечки, є атомні електричні станції (АЕС). Незважаючи на те, що при нормальній роботі ядерні реактори викидають у довкілля незначну кількість радіоактивних матеріалів, існує значний ризик екологічної катастрофи в результаті їхнього вибуху. Згідно з даними Міжнародного комітету з радіаційного захисту (МАГАТЕ), на кінець 1998 р. у 32 країнах світу, які впровадили атомну енергетику, працювало 437 ядерних реактора загальною потужність 369 ГВт. На стадії будівництва перебувають ще 36 реакторів силою у 30 ГВт. Загалом потужність атомних електростанцій становить понад 15% сумарної світової кількості виробленої електроенергії від усіх відомих джерел. В десяти провідних європейських країнах частка електроенергії, виробленої на АЕС, становить понад 40%, а у Литві і Франції досягає відповідно 83,4 та 77,4%. Беззаперечним світовим лідером за кількістю атомних енергоблоків (107) та виробленої на них електроенергії (629,4 ТВт/рік) є США, а Україна посідає почесне восьме місце. Експлуатація атомних електростанцій є лише частиною ядерного паливного циклу, який розпочинається з видобутку й збагачення уранової руди. Наступним етапом вважається виробництво ядерного палива. Відпрацьоване на АЕС ядерне паливо піддають вторинній обробці з метою вилучення залишків урану і плутонію. Закінчується цикл, як правило, локалізацією і захороненням радіоактивних відходів. На кожній стадії ядерного паливного циклу у довкілля потрапляють радіоактивні речовини. Доза опромінення населення від ядерних реакторів найбільше залежить від режиму їхньої експлуатації, відстані від них і переважаючого напряму вітру в районі атомної електростанції. В разі нормальної експлуатації АЕС чим далі від неї живе людина, тим меншу дозу вона отримує. Це стосується лише нормально функціонуючих атомних електростанцій. Однак навіть під час безаварійної роботи експлуатація реакторів неодмінно супроводжується викидами у довкілля радіонуклідів, які входять до продуктів розпаду урану і торію або нейтронів. До довгоживучих радіонуклідів, утворених під час експлуатації АЕС, належать кобальт-60 (60Co), 14C, 3H, 137Сs та інші.

Головною проблемою атомної енергетики є значний ризик вибуху ядерного реактора під час його експлуатації. Кількість радіоактивних матеріалів, що надійде у довкілля під час аварії, буде надзвичайно великою і призведе до екологічної катастрофи глобального масштабу. Найбільшими ядерними аваріями, що сталися на об’єктах атомної енергетики, є викиди радіонуклідів на збагачувальному заводі в Уіндскейле (Великобританія, 1957 р.), АЕС в Три-Майл Айленді (США, 1979 р.), Чорнобильській АЕС (СРСР, 1986 р.).

Промислові та інші джерела радіації. Є низка промислових техногенних процесів, що призводять до винесення на земну поверхню відкладень, в яких концентрація природних радіоактивних елементів істотно перевищує рівень місцевого фону. До таких процесів передусім належить видобуток й збагачення урану, в ході якого на поверхню потрапляють уранові руди, а після збагачення залишаються ураномісткі тверді відходи і рідкі „хвости”, що зберігаються у териконах, відвалах та хвостосховищах. Найбільша радіоекологічна проблема останніх років полягає у захороненні, збережені та транспортуванні радіоактивних відходів, яких у світі накопичилося вже понад 500 млн т. Ці відходи будуть радіоактивними упродовж багатьох мільйонів років. Більшість фосфатних родовищ світу збагачені ураном та радієм у високих концентраціях. У процесі видобутку фосфоритів й апатитів виділяється радон. Фосфатні добрива також є радіоактивними, а вміщені в них радіоізотопи потрапляють у ґрунтовий та рослинний покриви.

Кам’яне та буре вугілля також містить незначну кількість природних радіоактивних елементів, які під час їхнього видобутку потрапляють на земну поверхню. Під час спалювання вугілля на теплових електростанціях відбувається збільшення опромінення оточуючого середовища. Радіоактивні речовини (пил, попіл і зола) осідають на поверхні ґрунту довкола теплових електростанцій або накопичуються в золосховищах. З відходів вуглевидобутку, вуглезбагачення і вироблення електроенергії виготовляють різні будівельні матеріали (цеглу, шлакоблоки), цемент і бетон. Це у декілька разів збільшує радіоактивний фон у будівлях, споруджених із цих матеріалів.

Торф також містить радіонукліди у підвищених концентраціях, що зумовлено фільтрацією крізь торф’яні маси поверхневих і ґрунтових вод, збагачених радіоактивними елементами. Зауважимо, що джерелами опромінення людини є деякі побутові предмети, які вміщують радіоактивні речовини. Найпоширенішими предметами опромінення вважаються телефонні й мобільні слухавки, годинники з підсвіченими циферблатами, компаси. Радіонукліди застосовуються у багатьох електричних приладах і пристроях. Джерелом рентгенівського випромінювання служать телевізори і монітори комп’ютерів, однак від сучасних їхніх моделей при належній експлуатації дози опромінення є незначними.

Аварії на АЕС. Останні десятиліття відзначились низкою аварій та катастроф на атомних електростанціях. Такі аварії, як аварія на четвертому атомному енергоблоці ЧАЕС та на АЕС «Фокусіма» яскраво показали, що аварії на атомних електростанціях, це реальна дійсність і заслуговують детального вивчення.

Найбільша аварія за всю історію розвитку атомної енергетики сталася на Чорнобильській АЕС 26 квітня 2006 р. Під час вибуху її четвертого блоку був повністю зруйнований ядерний реактор.

Вибух був механічним, а не ядерним. У реакторі 4-го енергоблоку на момент вибуху було близько 180-200 тонн ядерного палива – урану, 400 кг плутонію-239, 170 кг плутонію-240. Близько 8 т (4% цієї кількості) було викинуто в навколишнє середовище.

Загальна активність викинутих речовин становила 6,2 млрд. кюрі. Під час вибуху виникла пожежа. Горіння графіту спричинило підвищення температури всередині зруйнованого реактора. Тому та частина радіонуклідів, що потрапила в навколишнє середовище під час пожежі, була у вигляді оксидів і карбідів рідкісноземельних металів.

Радіоактивне забруднення від ЧАЕС було виявлено і в інших країнах – Білорусії (уражено 500 тис. га землі, 215 тис. га стали зоною), Росії, Австрії, Угорщині, Італії, Польщі, Румунії, Туреччині, Німеччині, Англії, радіонукліди виявлені в Бразилії.

Щорічно витрати України на ліквідацію наслідків від ЧАЕС складають 1 млрд. доларів.

Таким чином, у процесі використання ядерної енергії у мирних цілях назва «мирний атом» була досить швидко втрачена. За прогнозами, що робили вчені в 60-х роках, імовірність аварій на АЕС мала бути дуже малою: одна аварія протягом 500000 років роботи реактора. Аварія на Чорнобильській АЕС довела протилежне.

За останній період сталася аварія на АЕС Фукусіма-1 (Японія) 11 березня 2011 в результаті сильного землетрусу в Японії та наступного за ним цунамі. Землетрус і цунамі удар вивели з ладу зовнішні прилади електропостачання та резервні дизельні електростанції, що стало причиною непрацездатності всіх систем нормального та аварійного охолодження і призвело до розплавлення активної зони реакторів на енергоблоках 1, 2 і 3 в перші дні розвитку аварії. Це яскравий приклад реалізації комбінованої природно-техногенної аварії. На сьогодні ситуація на АЕС не стабільна і існує ймовірність виникнення нових аварійних ситуацій.