Розв’язання задач. Провести аварійне прогнозування та оцінювання радіаційної обстановки на об’єкті господарювання після аварії на аес

Вихідні дані:

– відстань об’єкта господарювання від АЕС R_о = 75 км;

– розташування ОГ відносно АЕС (азимут ₀ = 60);

– тип реактора – ВВЕР-1000;

– частка викинутої радіоактивної речовини – 30 %;

– швидкість вітру на висоті 10 м V₁₀ = 3 м/с;

– категорія стійкості атмосфери (ступінь вертикальної стійкості повітря) – ізотермія;

– напрямок вітру – з боку АЕС на об’єкт (азимут вітру _в = 240);

– час вимірювання рівня радіації на об’єкті (астрономічний) – Т_вим = 8:00;

– час аварії на АЕС Т_ав = 4:00;

– рівень радіації на час вимірювання P_tвим = 0,08 рад/год;

– планова тривалість перебування (роботи) на об’єкті t_p = 3 год;

– місце роботи – на відкритій місцевості (К_осл = 1);

– допустима доза опромінювання D_доп = 0,15 рад;

– час початку перебування в зоні зараження (відносно аварії) t_п = 4 год.

Розв’язання задач

Задача 1. Визначення розмірів зон зараження за прогнозом і можливого попадання об’єкта в зону зараження.

1. Знаходимо середню швидкість переміщення хмари за табл. 3. За даними швидкості вітру 3 м/с і категорії стійкості атмосфери (ізотермія) маємо:

V_c = 5 м/с.

Якщо невідома категорія стійкості атмосфери, то її знаходять за табл. 1 за заданою швидкістю вітру, періодом доби, хмарністю.

2. Знаходимо довжину L і ширину b зон зараження за табл. 4: зона М (L_м = 284 км, b_м = 18,4 км); зона А (L_А = 74,5 км, b_А = 3,51 км); зона Б (L_Б = 9,9 км, b_Б = 0,28 км). Результат заносимо до табл. 10.

3. Порівнюючи R_о з L_м, L_А і L_Б, визначаємо можливість зараження об’єкта. У нашому випадку L_А  R_о.

4. Наносимо прогнозовані зони на карту (план) місцевості (рис. 4).

Висновок. Можливе формування трьох зон зараження: М, А, Б. Об’єкт господарювання може опинитися на зовнішній межі зони А, де рівень радіації (потужність дози) на одну годину після аварії становить (за табл. 6, рис. 1)

Р₁ = 0,14 рад/год.

Задача 2. Визначення часу початку формування зони зараження на об’єкті (початок зараження) t_п.зар.

1. Час початку зараження території об’єкта відносно аварії t_п.зар знаходимо за табл. 5. На заданій відстані R_о = 75 км за ізотермії і середньої швидкості радіоактивної хмари V_cер = 5 м/с маємо t_п.зар = 4 год. Або за розрахунком

2. Розраховуємо астрономічний час початку можливого зараження за формулою

T _{п. зар} = Т_ав + t _{п. зар} = 4:00 + 4 = 8:00.

Висновок. Зараження об’єкта може початися через 4 год після аварії або о 8-й годині за місцевим часом. До цього часу потрібно провести всі заходи щодо захисту людей і виробництва.

Задача 3. Визначення зони, в якій опинився об’єкт за даними розвідки (за виміряним рівнем радіації на об’єкті).

1. Обчислюємо час вимірювання рівня радіації на об’єкті відносно часу аварії:

t_вим = Т_вим – Т_ав = 8:00 – 4:00 = 4 год.

2. Перераховуємо виміряний рівень радіації на одну годину. Згідно із законом спаду радіації

Р₁ = Р_tвим  К_tвим = 0,08  1,74 = 0,14 рад/год,

де К_tвим – коефіцієнт перерахунку, який знаходимо за табл. 6.2 або розрахунком:

К_tвим = t_вим^0,4 = 4^0,4  = 1,74 (для реактора типу ВВЕР).

3. Визначаємо зону зараження, в якій опинився об’єкт, за рис. 1 або табл. 6, виходячи із характеристик зон на 1 год після аварії і фактичного рівня радіації на об’єкті, перерахованого на 1 год, а саме: P₁ = = 0,14 рад/год.

Висновок. Об’єкт опинився в зоні А помірного зараження на зовнішній межі (внутрішній межі зони М).

Задача 4. Визначення дози опромінення працівників об’єкта D за встановлений термін роботи (t_p = 3 год).

Дозу опромінення визначаємо за спрощеною формулою:

Послідовно розраховуємо:

1. Час початку перебування (роботи) в зоні зараження t_п (якщо не заданий) відносно аварії:

t_п = Т_п – Т_ав = 8:00 – 4:00 = 4 год,

де Т_п – астрономічний час початку роботи в зоні зараження, год.

2. Час закінчення роботи за формулою

t_з = t_п + t_p = 4 + 3 = 7 год.

3. Рівень радіації на початку роботи за формулою

4. Рівень радіації в кінці роботи за формулою

5. Середній рівень радіації за формулою

6. Дозу радіації (опромінення) за формулою

Висновок. Порівнюючи D з D_доп робимо висновок, що доза, яку отримають працівники, перевищує встановлену. Потрібно скоротити час роботи або починати роботу пізніше.

Задача 5. Визначення допустимої тривалості роботи (перебування) в зоні зараження t_p.доп.

За допомогою графіка (рис. 2), враховуючи тип реактора (для реактора ВВЕР-1000) виконуємо такі операції:

1. Розрахуємо відносну величину

2. Входимо у графік величиною  = 0,93 і часом початку робіт відносно аварії t_п =  4 год (задано).

У точці перетину прямих від зазначених величин знаходимо t_{p. доп} = = 2 год, що менше від планового терміну робіт.

Висновок. В умовах, що склалися, допустимо працювати на відкритій місцевості не більше двох годин. У разі, якщо виконання роботи потребує більшого часу, слід починати роботи пізніше.

Допустимий час початку роботи t_{п. доп} визначаємо за тим же графіком за вхідними відносної величини  і заданою тривалістю роботи  t_р; t_р = 3 год; t_п.доп = 12 год відносно аварії.

Задача 6. Визначення заходів щодо захисту населення на ранній фазі радіаційної аварії.

Визначимо прогнозовані дози опромінення людей за перші 2 доби і перші 2 тижні після аварії за місцем перебування на забрудненій місцевості – на зовнішній межі зони А, де рівень радіації Р₁ = 0,14 рад/год.

1. Доза опромінення за дві доби (48 год) D₂ для умов t_п.зар = 4 год; Р₁ = = 0,14 рад/год, t_з = t _п.зар + t_p = 4 + 48 = 52 год за точною формулою становить

D₂ = 1,66 Р₁(t_з^0,6 – t _п.зар ^0,6 ) = 1,66 · 0,14(52^0,6 – 4^0,6) = 1,94 рад.

2. Доза опромінення за два тижні (14 діб = 336 год) D₁₄ для умов t _п.зар = = 4 год; Р₁ = 0,14 рад/год; t_з =  t _п.зар + t_p = 4 + 336 = 340 год становить

D₁₄ = 1,66 · 0,14(340^0,6 – 0,4^0,6) = 1,66 · 0,14(33 – 2,3) = 7,13 рад.

3. За табл. 8 відповідно до прогнозованих доз опромінення визначаємо заходи щодо захисту людей.

Висновок. Прогнозовані дози опромінення (1,94 рад за перші 2 доби і 7,13 рад за 14 діб) не потребують проведення термінових заходів. Захист людей забезпечується проведенням невідкладних заходів.

Для захисту людей потрібно невідкладно провести евакуацію. До початку евакуації здійснювати такі заходи: укриття в будинках і захисних спорудах, йодну профілактику, обмеження перебування людей просто неба.

Задача 7. Визначення можливих радіаційних утрат.

1. Визначаємо залишкову дозу. За вхідними даними маємо, що люди раніше дозу радіації не отримували. Тому D_зал = 0.

2. Знаходимо прогнозовану дозу: за результатами розв’язання задачі 4 доза опромінення робітників об’єкта становить 0,21 рад. Це значно менше граничнодопустимого значення (50 рад). За табл. 9 можна зробити висновок – втрат не буде.

Таблиця 10. Результати оцінювання радіаційної обстановки на об’єкті господарювання під час аварії на АЕС

Розміри зон зараження за прогнозом, км			Час можли- вого початку зара- ження об’єкта (астрон.) Tп.зар, год, хв	Зона, в якій може опини-тися об’єкт (за прогнозом)	Рівень радіації на 1 год, Р1 , (рад/год). Фактична зона	Доза опромінення за встановлений термін D, рад	Допустима тривалість перебування в зоні tр.доп, год	Прогнозована доза опромінення на ранній фазі аварії D, рад
Шифр зони	Довжина L	Шири- на b						за 2 доби	за 14 діб
M A Б В Г	284 74,5 9,9 – –	18,4 3,51 0,28 – –	8:00	Зона А на зовнішній межі	0,14 Зона А, зовн. межа	0,215	2	1,94	7,13

Загальні висновки

1. Об’єкт господарювання може опинитися в зоні А помірного зараження на зовнішній межі.

2. Зараження об’єкта може початися через 4 год після аварії (о 8:00), що дозволяє своєчасно підготуватися до захисту людей.

3. Доза опромінення працівників за встановлений термін робіт (3 год) перевищить допустиму дозу на 33 %.

4. Допустима тривалість робіт становить не більше 2 год, що менше встановленого терміну. Виконувати роботи протягом 3 год можна через 12 год. після аварії.

5. На ранній фазі радіаційної аварії слід провести евакуацію людей, що мешкають у заводському населеному пункті.

6. До початку евакуації потрібно здійснювати такі заходи захисту: укрити людей у захисних спорудах і будинках, провести йодну профілактику, обмежити перебування на відкритій місцевості.

Рис.4. Розміщення зон радіоактивного зараження місцевості за прогнозом:

1 – об’єкт господарювання; 2 – вісь сліду радіоактивної хмари; 3 – напрямок вітру; ₀ – азимут об’єкта (60); _в – азимут вітру (240); R₀ – відстань від ОГ до АЕС; L – довжина зони зараження; b – ширина зони зараження; М – зона радіаційної небезпеки; А – помірного зараження; Б – сильного зараження