Виявлення радіаційної обстановки на етапі прогнозування

На етапі прогнозування при виявленні радіаційної обстановки визначають масштаби прогнозованих зон зараження і відображають їх на карті (схемі). Масштаби зон зараження залежать від типу ядерного енергетичного реактора та його потужності, кількості зруйнованих енергетичних реакторів, виходу активності із зруйнованого реактора, метеорологічних умов.

Таким чином, вихідні дані при виявленні обстановки, що прогнозується, наступні:

· Тип ядерної енергетичної установки (реактору)

· Потужність реактору, W [МВт]

· Кількість аварійних реакторів, [од]

· Координати АЕС, [х, у ]

· Час аварії, Т_АВ [год., хв.]

· Вихід активності, h [%]

· Швидкість вітру, V [м/сек..]

· Напрямок вітру, j, [град.]

· Стан хмарного покрову.

Порядок виявлення обстановки:

§ За таблицею 2.8 визначають категорію стійкості атмосфери (інверсія, ізотермія або конвекція);

§ За таблицею 2.10 визначають швидкість переносу переднього фронту хмари зараженого повітря;

§ На карту (схему) в залежності від напрямку повітря наносять вісь зони можливого радіоактивного зараження;

§ За таблицями 2.11 – 2.15 визначають розміри зон можливого зараження в залежності від категорії стійкості атмосфери, швидкості переносу переднього фронту хмари зараженого повітря, типу реактора(РВПК або ВВЕР), виходу активності із зруйнованого реактора;

§ На карті (схемі) викреслюють можливі зони зараження в вигляді еліпсів, велика вісь яких за розміром дорівнює довжині зони, а мала вісь – ширині зони зараження.

Приклад 2.1 Виявити радіаційну обстановку (а саме – довжину, ширину та площу зон радіоактивного забруднення) і відобразити її на карті (схемі)

О 10 год.00 хв. 9.10 ц.р. виникла аварія на N-й АЕС.

Вихідні дані:

Тип ядерної енергетичної установки (реактору) – РБМК(РВПК)

Потужність реактору, W [МВт] - 1000

Кількість аварійних реакторів, [од] - 1

Координати АЕС,[ х, у ] -

Час аварії, Т_АВ [год., хв.] - 10.00, 9.10 ц.р.

Вихід активності, h [%] - 30 %

Швидкість вітру, V_В [м/сек..] - 4

Напрямок вітру, j, [град] - 270

Стан хмарного покрову - середній

Рішення:

1. За таблицею 2.8 визначаємо категорію стійкості атмосфери. Для V_В= 4 м/cек., при часі аварії 10.00 – це день і середній хмарності – ізотермія.

2. За таблицею 2.10 визначаємо середню швидкість переносу вітру у шарі до 10 м.(V_ПЕР). Для ізотермії та V_В = 4 м/сек. - швидкість переносу - V_ПЕР = 5 м/сек..

3.

0^0

Креслимо вісь зон можливого забруднення (ЗМЗ) для напрямку вітру 270

 

4. За таблицею 2.12 визначаємо розміри ЗМЗ для ізотермі, швидкості переносу 5 м/сек., h = 30 %, тип реактора РБМК (РВПК) – 1000

Індекс зон	Довжина, км	Ширина, км	Площа, км^2
М		31,5
А		8,42
Б	33,7	1,73	45,8
В	17,6	0,69	9,63
Г	-	-	-

5. Відображаємо прогнозовані зони на карті (схемі)

 

Рисунок 2.2 - Схема відображення можливих зон радіоактивного зараження при прогнозуванні

Виявлення радіаційної обстановки при невідомому виходу активності із зруйнованого реактора

В цьому випадку виявлення обстановки проводять наступним чином. Треба знати тип реактора, час аварії, ступень вертикальної стійкості повітря, напрямок і швидкість вітру. Послідовність розглянемо на прикладі.

Приклад 2.2. Виявити радіаційну обстановку при аварії на реакторі РВПК. Час аварії 10.00, швидкість вітру – 3,2 м/с., хмарність середня, потужність реактору – 1000мВт., кількість зруйнованих реакторів – 1, вихід активності – невідомий.

Рішення:

1. Реально вимірюється рівень радіації (Хвим) на відстані 5 – 15 км від аварійного реактора. Припустимо о 13 год. 00 хв. (З год. з моменту аварії) на відстані 10 км потужність дози випромінювання склала 5 рад/годину.

2. Перерахуємо рівень радіації на одну годину після аварії. Зміна рівня радіації протягом часу, як і активності, підпорядковується експотенційному закону, тобто: Рt = Р₁ (t/t₀)^{- 0,4} , де значення (t/t₀)^{- 0,4} в таблицях приводиться як коефіцієнт К_t. За таблицею2.3 коефіцієнт К_t для 3 – х годин після аварії – К_t = 0.645

Тоді рівень радіації на одну годину – Р₁ = Рt / К_t = 5 / 0.645 = 7.75 рад/ годину.

3. За таблицею 2.8 ступень вертикальної стійкості атмосфери – ізотермія.

4. Швидкість перенесення переднього фронту за таблицею 2.10 – 5 м/с.

5. За таблицею 2.1 визначаємо потужність дози випромінювання, що прогнозується на 1 год. після аварії в точці виміру рівня радіації. В нашому випадку на відстані 10 км. при виході активності 30% потужність дози склала би 5.4 Р/год., а при виході активності 50% - 10.8 Р/год. Інтерполюванням знаходимо реальний вихід активності:

h = 30 + [(50 – 30)/(10.8 - 5.4)] * 2.35 = 40,19 %.

6. За таблицею2.12 визначаємо розміри ЗМЗ методом інтерполяції.

На прикладі зони М:

Довжина (L_М) =418+ [(583-418)/(50-30)]^.10,19 = 502 км

Ширина (Ш_М) = 31.5+ [(42.8-31,5)/(50-30)]^.10,19 = 37.26 км

Площа (S_М) = 10300 + [(19600-10300)/(50-30)]^.10,19 =15038.35 км².

Таблиця 2.1 – Потужність дози випромінювання на вісі зони зараження у залежності від типу реактора, виходу активності, швидкості вітру, СВСП і відстані від міста аварії на одну годину після аварії

Відстань від міста аварії, км	Тип реактора - РВПК
Вихід активності, %
Конвекція, швидкість 5 м/с.
	2.7	7.0	7.7
	2.15	6.3	7.7
	1.9	5.7	6.5
	1.7	5.1	6.0
	1.55	4.5	5.5
	1.4	3.9	5.1
	1.15	3.9	4.7
	0.95	3.1	4.3
	0.75	2.4	3.6
	0.65	1.6	3.0
Ізотермія, швидкість 5 м/с.
	6.0	8.5
	5.5	8.2	21.8
	5.1	7.8	19.7
	4.5	7.6	18.5
	4.2	7.3	17.3
	3.8	7.1	16.2
	3.1	6.5	14.3
	2.6	Продовження таблиці 2.1 5.9	12.5
	2.2	5.4	10.8
	1.55	4.85	9.35
Ізотермія, швидкість 10 м/с
	6.85	8.25	8.5
	6.5	7.85	8.1
	6.15	7.3	7.7
	5.8	6.8	7.4
	5.6	6.5	7.1
	5.3	6.1	6.7
	4.7	5.35	6.2
	4.2	4.65	5.6
	3.8	3.9	5.1
	3.45	3.35	4.6

 

2.1.3.2 Оцінка радіаційної обстановки, що прогнозується

При оцінці радіаційної обстановки як на етапі прогнозування, так і при оцінці фактичної обстановки вирішаються наступні типові завдання:

1. Визначення дози опромінення при перебуванні людей у межах зон радіоактивного зараження;

2. Визначення дози опромінення при перетинанні людьми зон зараження;

3. Визначення часу початку перебування людей у зонах радіоактивного зараження по дозі опромінення, яка задана (припустима);

4. Визначення часу початку перетинання зон радіоактивного зараження по дозі опромінення, яка задана (припустима);

5. Визначення тривалості перебування людей у зонах радіоактивного зараження по дозі опромінення, яка задана (припустима);

6. Визначення втрат населення у зонах радіоактивного зараження.

Задача № 1 – Визначення дози опромінення на сліді радіоактивної хмари (в зонах радіоактивного зараження)

Для визначення дози опромінення при перебуванні населення в зонах зараження потрібно знати:

- Тип ядерної енергетичної установки (реактору)

- Потужність реактору, W [МВт]

- Кількість аварійних реакторів, [од]

- Координати АЕС,[х; у]

- Час аварії, Т_АВ [годин, хв.]

- Вихід активності, h [%]

- Швидкість вітру, V [м/сек..]

- Напрямок вітру, j, [град]

- Стан хмарного покрову

- Довготривалість перебування людей в зоні зараження, годин

- Відстань від об’єкта робіт до АЕС, км.

- Початок робіт людей на об’єкті з моменту аварії, годин

- Умови перебування людей в зоні зараження

Порядок розв’язування завдання:

Спочатку виявляють радіаційну обстановку – визначають розміри прогнозованих зон зараження і відображають їх на карті.

Далі:

· Визначають положення об’єкту відносно можливих зон зараження – де, в якій зоні, в якому місці зони (на ближній, дальній межі або всередині зони) розташований об’єкт.

· Визначають початок формування t_ПОЧ. сліду радіоактивної хмари за таблицею 2.9.

· Визначають час початку опромінення t_ОП. людей – при цьому порівнюють час початку формування з часом прибуття людей на об’єкт і за час початку опромінення беруть більше значення.

· За таблицями 2.16 – 2.20 у залежності від зони забруднення по часу початку опромінення і тривалості опромінення на перехресті визначають дозу зони – Д_ЗОНИ

· Дозу опромінення розраховують за формулою:

Д_ОПР. = Д_ЗОНИ * К_ЗОНИ / К_ПОС.

де К_ПОС. - коефіцієнт послаблення, який показує, оскільки зніжується доза опромінення в залежності від умов перебування людей в зоні (знаходять за таблицею 2.5), а К_ЗОНИ – коефіцієнт зони, який залежить від того, в якому місці зони розташований об’єкт (знаходять по приміткам до таблицею 2.16 – 2.20; для середини зони К_ЗОНИ приймається рівним одиниці)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3 - Схема визначення Д_ЗОНИ за таблицями 2.16 – 2.20

 

Примітка: при розв’язуванні завдань з оцінки радіаційної обстановки без використання карти або схеми (при їх відсутності) умовно визначають, що напрямок вітру направлений з місця аварії на об’єкт і об’єкт розташований на вісі сліду радіоактивної хмари.

Приклад 2.3 Визначити дозу, яку отримає особовий склад формування ЦО при роботі в зоні можливого зараження. Час аварії 9.00, початок робіт на об’єкті – 13.00, довготривалість – 8 годин, умови робіт – на відкритий місцевості. Зруйнований на АЕС реактор РВПК – один, вихід активності 30%, відстань від об’єкту до місця аварії – 25 км. Метеоумови – швидкість вітру – 4 м/с., хмарність – середня.

Рішення:

1. за таблицею 2.8 – категорія стійкості атмосфери – ізотермія.

2. за таблицею 2.10 – швидкість переносу переднього фронту хмари повітря – 5м/с.

3. за таблицею 2.9 – час формування сліду на об’єкті – 1.25 год.

4. за таблицею 2.12 – розміри зон забруднення для реактора РВПК, ізотермі і швидкості переносу переднього фронту хмари повітря - 5 м/с.:

Розміри зон	Зони забруднення
М	А	Б	В	Г
Довжина			33.7	17.6	-
Ширина	31.5	8.42	1.73	0.69	-
площа			45.8	9.63	-

 

5. Визначаємо положення об’єкта відносно зон забруднення – при відстані від місця аварії 25 км., об’єкт розташований всередині зони Б.

6. Так як час формування сліду радіоактивної хмари на об’єкті – 1.25 години, а час початку робіт – 4 години (13.00 – 9.00), то час початку опромінення – 4 години після аварії.

7. За таблицею 2.18 Д _ЗОНИ. = (10.4 + 12.8 + 9.48 + 11.8)/ 4 =11.12 рад

8. Д _ОПР. = 11.12 *1 / 1 = 11.12рад.(тут 1 у чисельники – коефіцієнт зони для середини, 1 у знаменники – коефіцієнт послаблення для відкритої місцевості)

Задача № 2 – Визначення часу початку перебування населення в зонах радіоактивного зараження по дозі опромінення, яка задана (припустима)

У цій задачі потрібно знайти такий мінімальний час початку перебування населення на об’єкті робіт у зоні зараження, щоб отримана доза за термін перебування не перебільшила задану (припустиму) дозу.

Вихідні дані: спочатку необхідні дані для виявлення обстановки, тобто - тип ядерної енергетичної установки (реактору); потужність реактору, W [МВт]; кількість аварійних реакторів; [од]; координати АЕС, [х, у]; час аварії, Т_АВ [год., хв.]; вихід активності, h [%]; швидкість вітру, V [м/сек..]; напрямок вітру, j, [град.]; стан хмарного покрову. Також треба знати:

· Довготривалість перебування людей в зоні зараження

· Відстань від об’єкта робіт (місця перебування) до АЕС

_· Задана доза опромінення – Д _ЗАД.

· Умови перебування людей в зоні зараження

Порядок розв’язування завдання:

Спочатку, які і в задачі 1, виявляють радіаційну обстановку – визначають розміри прогнозованих зон зараження і відображають їх на карті.

Потім:

· Визначають положення об’єкту відносно можливих зон зараження – де, в якій зоні, в якому місці зони розташований об’єкт.

· Розраховують дозу опромінення, яку можуть отримати люди при знаходженні в зоні зараження при їх відкритому розташуванні за формулою, як що об’єкт знаходиться на зовнішньої межі зони зараження:

Д_ЗОНИ = Д_ЗАД. * К_ПОС. * К_ЗОНИ

- при находженні об’єкту на внутрішньої межі формула:

Д_ЗОНИ = Д_ЗАД. * К_ПОС. / К_ЗОНИ

В середини зони можна використовувати любую формулу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 - Схема находження часу початку опромінення (перебування в зоні забруднення, часу початку виконання робіт)

· Використовуючи далі таблицею 2.16 – 2.20, в залежності від зони, в якій знаходиться об’єкт, зверху таблиці знаходять число, яке дорівнює тривалості перебування людей в зоні і, перетинаючись по стовпцю таблиці зверху вниз знаходять число, яке рівне або близьке до Д_ЗОНИ

· На проти Д_ЗОНИ отримують час початку опромінення.

Приклад 2.4 Особовий склад сил ЦО має виконати роботи на зовнішній межі зони В. Термін виконання робіт (Т_роб.) – 6 год., коефіцієнт послаблення (К_посл) – 1, задана доза опромінення (Д_зад) – 2 рад.

Рішення:

1. Визначаємо табличне значення дози опромінення зони:

Д _ЗОНИ.= Д_ЗАД*К _ПОСЛ.* К _ЗОНИ = 2 * 1^.* 3.2 = 6,4 рад.

де - К _зони = 3.2 визначаємо за додатками 2 таблицею 2.16 - 2.20

2. За таблицею 2.19 для зони В у стовпці тривалості перебування 6 годин знаходимо значення дози, рівне або близьке розрахованому по пункту 1- це 6.47 і 5.29. Значенню Д _ЗОНИ = 6.47 рад відповідає час початку опромінення – 10 діб, а значенню Д _ЗОНИ = 5.29 рад – час початку 15 діб. Інтерполюванням знаходимо час початку опромінення – 14.7 діб.

Задача № 3 – Визначення тривалості перебування людей в зонах радіоактивного зараження по дозі опромінення, яка задана (припустима)

Треба визначить такій термін перебування людей в зонах зараження, щоб отримана при цій тривалості перебування доза не перебільшувала припустиму.

Вихідні дані: для виявлення обстановки дані теж самі, що і в прикладах 1та 2. Крім того треба знати:

· Початок робіт людей на об’єкті

· Відстань від об’єкта робіт (місця перебування) до АЕС

_· Задана доза опромінення – Д_ЗАД.

· Умови перебування людей в зоні зараження

Порядок розв’язування задачі:

§ Виявляється радіаційна обстановка.

§ Визначається положення об’єкта відносно можливих зон зараження.

§ Визначають час початку опромінення людей.

§ Розраховують дозу опромінення, яку можуть отримати люди при знаходженні в зоні зараження при відкритому розташуванні за формулою:

Д_ЗОНИ = Д_ЗАД. * К_ПОС. * К_ЗОНИ або Д_ЗОНИ = Д_ЗАД. * К_ПОС. / К_ЗОНИ - при находженні об’єкту на внутрішньої межі.

· Використовуючи таблицею 2.16 – 2.20, в залежності від зони, в якій знаходиться об’єкт, в першому стовпці таблиці знаходять число, яке рівне часу початку перебування людей в зоні і, перетинаючись по строки таблиці зліва направо знаходять число, яке рівно або близьке до Д_ЗОНИ

· На проти Д_ЗОНИ отримують тривалість перебування в зоні радіоактивного зараження.

Приклад 2.5 На Х – ой АЕС в 14.00 виникла аварія на енергоблоці ВВЕР – 1000. Вихід активності із зруйнованого реактора 50%. Швидкість вітру 5 м/с., хмарність – 100%. Визначити тривалість роботи обслуговуючого персоналу об’єкта, якщо відстань об’єкту від АЕС - 10 км., прибуття зміни на об’єкт о 15.00, можлива доза за термін (час) роботи – 2 рада. Умови роботи на об’єкті – в виробничих одноповерхових будинках.

Рішення: Для виявлення розмірів зон зараження за таблицями визначаємо – ізотермія, швидкість переносу – 5м/с., час формування сліду – 0.5 години.

Розміри зон зараження:

Розміри зон	Зони зараження
М	А	Б	В	Г
довжина/ширина	379/25.3	100/5.24	16.6/0.62	-	-

 

виходячи з відстані об’єкту до місця аварії, визначаємо положення його відносно зон радіоактивного забруднення – об’єкт розташований всередині зони Б.

Розраховуємо можливу дозу в середині зони Б:

Д _ЗОНИ = Д _ЗАД. * К_ПОС. * К_ЗОНИ= 2* 7* 1 = 14 рад.

Час початку робіт – 1 година після аварії (15.00 – 14.00), час початку формування сліду – 0.5 години, тоді час початку опромінення – 1 година.

За таблицею 2.18 визначаємо тривалість перебування в зоні – 9годин.

Задача № 4 – Визначення дози опромінення при подоланні сліду радіоактивної хмари (зон радіоактивного зараження)

Вихідні дані: крім даних для виявлення обстановки потрібно знати:

· Час початку подолання сліду радіоактивної хмари

· Відстань від міста перетинання вісі сліду з маршрутом руху до АЕС

_· Швидкість руху в зоні забруднення

· Умови перетинання людей зони зараження

Порядок розв’язування задачі:

Спочатку виявляють радіаційну обстановку – визначають розміри прогнозованих зон зараження і відображають на карті.

Визначають:

o Час подолання сліду радіоактивної хмари по маршруту руху.

o Коефіцієнт, який враховує кут маршруту руху відносно вісі сліду хмари (К_bt)

o коефіцієнт (Ки), що враховує швидкість руху під час подолання сліду.

o коефіцієнт (Кw), що враховує потужність енергоблоку (w) та частку активності, що викинута під час аварії.

o Визначаємо табличні значення доз випромінювання при подоланні сліду.

o Визначаємо дозу опромінення при подоланні особовим складом сил ЦО сліду радіоактивної хмари:

Дпод. = Дпр.* К_bt * Ки^.* Кw *1/К_ПОсл.

Приклад 2.6 О 10 год.00 хв. 5.10 ц.р. виникла аварія на N-й АЕС.

Вихідні дані:

· Тип ядерної енергетичної установки (реактору) –РБМК(РВПК)

· Потужність реактору, W [МВт] - 1000

· Кількість аварійних реакторів, [од] - 1

· Координати АЕС, [ х, у ] -

· Час аварії, Т_АВ [год, хв.] - 10.00, 5.05 ц.р.

· Вихід активності, h [%] - 30 %

· Швидкість вітру, V [м/сек.] - 4

· Напрямок вітру, j, [град] - 270

· Стан хмарного покрову - середній

Особовий склад сил ЦО має подолати ЗМЗ на відстані 60 км від аварійного реактора при швидкості 40 км/год. Кут маршруту руху (b) у відношенні до вісі сліду – 60⁰. Початок подолання – 14 год.00 хв.

Рішення:

1. Визначаємо час початку подолання вісі сліду ЗМЗ:

t _под.= 14.00 – 10.00 = 4 год.

2. Визначаємо час формування сліду (t_Ф) ЗМЗ: T_Ф = 3 год.

3. Визначаємо коефіцієнт, який враховує кут маршруту руху відносно вісі сліду хмари (К_bt): К_bt = 0,79

4. Визначаємо коефіцієнт (Ки), що враховує швидкість руху під час подолання сліду: Ки = 20/40 = 0,5

5. Визначаємо коефіцієнт (Кw), що враховує потужність енергоблоку (w) та частку активності, що викинута під час аварії:

Кw = 10 ^–4.п. w ^. h = 10 ^–4.1^.1000^.30 = 3^.

6. За таблицею___ визначаємо табличні значення доз випромінювання при подоланні сліду: Дпод. = 60,1 мрад

7. Визначаємо дозу опромінення при подоланні особовим складом сил ЦО сліду радіоактивної хмари:

Доп = Дпод. * К_bt * Ки * Кw ^* 1/К_пос. = 60,1 ^.0,78 ^.0,5 ^.3 ^.1/2 = 36,16 мрад

де - К_пос. - коефіцієнт послаблення техніки (таблицею2.5)

2.1.3.3 Виявлення і оцінка фактичної радіаційної обстановки

При виявленні фактичної радіаційної обстановки виконують наступні заходи:

- збирають дані про рівні радіації у точках місцевості;

- приводять рівні радіації до одного часу після аварії;

- отримані величини рівнів радіації проставляють на карті або схемі у вигляді точок з позначеними величинами приведених рівнів радіації до одного часу. Далі з’єднують плавною лінією ті точки, де рівні радіації рівні або близькі граничним рівням для зон радіоактивного зараження.

 

 

Рисунок 2.5 - Схема нанесення фактичних зон радіоактивного зараження на карту (схему)

Таблиця 2.2 - Характеристики зон радіоактивного зараження при аваріях на АЕС

Найменування зони	Індекс зони	Рівень радіації на одну годину після аварії, рад/ годину.	Доза опромінення за один рік після аварії, рад
На межі зовнішній	На межі внутрішній	На межі зовнішній	На межі внутрішній
Радіаційної небезпеки	М	0.014	0.14
Помірного радіаційного забруднення	А	0.14	1.4
Сильного радіаційного забруднення	Б	1.4	4.2
Небезпечного Продовження таблиці 2.2 забруднення	В	4.2
Надзвичайно небезпечного забруднення	Г		-		-

 

При оцінці радіаційної обстановки на об’єктах господарювання використовують, як правило, розрахунково – графічний метод, оскільки відсутня достатня інформація для визначення положення фактичних зон радіоактивного забруднення для використання таблиць з характеристиками зон забруднення.

При оцінці фактичної обстановки вирішують такі самі завдання, що і при оцінці прогнозованої обстановки.