3. Особливості оцінки радіаційної обстановки при аваріях на підприємствах ядерної енергетики.

Під оцінкою радіаційної обстановки розуміють розв'язання ситуаційних задач з визначення рівнів радіації на зараженій радіоактивними речовинами території, величину можливих доз опромінення, допустиму тривалість перебування людей, можливі втрати виробничого персоналу, особового складу формувань та населення в умовах радіаційного забруднення (РЗ), аналіз отриманих результатів та вибір найбільш доцільного варіанту дій, при якому можна мінімізувати чи виключити радіаційне ураження людей і домашніх тварин.

Типові задачі оцінки радіаційної обстановки

1. Визначення можливих доз радіації під час перебування в зоні РЗ.

2. Визначення припустимої тривалості перебування людей в зоні РЗ при встановленій дозі радіації.

3. Визначення можливих втрат людей під час перебування на забрудненій місцевості.

Ситуаційна обстановка. Визначення можливих доз радіації під час перебування в зоні радіоактивного забруднення

Розв'язання цієї задачі дозволяє оцінити ступінь небезпеки перебування людей на забрудненій місцевості та своєчасно здійснити заходи щодо їх захисту.

Вихідні дані

P_вим - виміряний рівень радіації та час, коли його виміряли (t_вим), Р/год;

t_п - час початку перебування людей в зоні відносно часу аварії, год;

t_p - задана тривалість роботи, год;

К_осл - коефіцієнт ослаблення радіації спорудою, де перебувають люди;

Д_уст - установлена гранична доза опромінення персоналу на одну робочу зміну.

Рішення

Розрахунок базуються на закономірності спаду рівня радіації, який описується емпіричною формулою:

P_t=P₁∙t^–α, (1)

де P₁ — рівень радіації, перерахований на 1 годину після аварії, Р/год,

t — поточний час, що вираховується від моменту аварії, год;

а = 0,4 при аварії на АЕС (з реактором ВВЕР);

В першу чергу розраховують рівень радіації на першу годину після аварії:

P₁=P_t∙t^a=P_вим∙K_t , (2)

де K_t — коефіцієнт перерахунку рівня радіації з будь-якого часу (t) на 1 годину після аварії (див. додаток 1).

Формулу для розрахунку дози радіації можна отримати з графіків зміни рівня радіації в часі (рис. 1а, 1б), де доза показана як заштрихована площа.

Точне значення площі, тобто дози опромінення, отримують інтегруванням формули (1) (рис. 1,а):

, (3)

де t_к — час закінчення перебування в зоні РЗ (t_к=t_п+t_р). Цю формулу можна спростити, якщо замінити: P₁∙t^1–=P₁∙t_п^–∙t_п=P_п∙t_п; P₁∙t^1–=P₁∙t_к^–∙t_к=P_к∙t_к,

тоді формула для виконання розрахунку матиме вигляд:

, (4)

д е Р_п — рівень радіації на початку перебування в зоні РЗ, Р/год;

Р_к — рівень радіації наприкінці перебування в зоні РЗ, Р/год.

Рис. 1. Закономірності спаду рівня радіації в зоні РЗ

В свою чергу ці рівні радіації визначаються так:

; (5)

, (6)

де К_п i К_к - коефіцієнти перерахунку рівня радіації з першої години після аварії (отримано за формулою (2)) відповідно на час t_n та на час t_к (див. додаток 1, табл. Д1).

Часто дозу радіації розраховують по спрощеній формулі та отримують приблизний результат (заштрихована площа на рис. 1,б).

, (7)

де Р_сер - середнє значення рівня радіації за час роботи (t_p) в зоні РЗ, Р/год.

. (8)

Спрощена формула дає дещо завищений результат, відносна похибка розрахунку по спрощеній формулі дорівнює:

. (9)

Приклад . Аварія на ядерному реакторі типу ВВЕР сталася в 6.00 годин. Рівень радіації в районі цеху (К_осл=10) о 6 год. 15 хв. становив 100 Р/год. Яку дозу радіації отримає аварійна бригада за 3 год. роботи у приміщенні цеху, якщо вони почнуть роботу через 2 години після аварії? Гранична доза опромінення, установлена на одну зміну роботи, дорівнює Д_уст=10 Р.

Рішення

1) Спочатку визначаємо значення часу у відносний системі (від моменту аварії - 7.00):

t_вим=6 год. 15 хв.–6 год. = 15 хв. = 0,25 год.;

t_n = 2 год.

t_к = t_n+t_p = 2 + 3 = 5 год.

2) 3 додатку 1 знаходимо значення коефіцієнтів перерахунку (К_t) для кожної з визначених величин часу (значення К_t розраховані для а=0,4, тобто для реактора ВВЕР);

для часу виміру рівня радіації: t_вим = 0,25 год., К_t = 0,57;

для часу початку роботи: t_n = 2 год., К_t = 1,31;

для часу закінчення роботи: t_к =5 год., K_t =1,90.

3) Розраховуємо за формулою (2) значення рівня радіації на першу годину після аварії:

P₁=Р_вимK_t = 1000,57=57 Р/год.

4) Розрахуємо за формулами (5, 6) рівні радіації для моментів початку та закінчення роботи бригади:

5) Розраховуємо значення доз радіоактивного опромінення:

а) по точній формулі (4) для а=0,4:

б) по спрощеній формулі (7):

6) Відносна похибка розрахунку дози опромінення по спрощеній формулі становить:

ВИСНОВОК

Доза радіації, яку отримає бригада під час ліквідації аварії становить 10,5Р, що дещо перевищує установлену дозу 10 Р i потребує перегляду запропонованого режиму роботи.

Ситуаційна обстановка. Визначення допустимої тривалості перебування людей у зоні РЗ при установленій граничній дозі радіації

Посилаючи людей на забруднену місцевість, насамперед треба визначити скільки часу люди можуть там перебувати.

Вихідні дані:

Р₁ — рівень радіації на 1 годину після аварії, Р/год;

Д_уст — установлена гранична доза радіації за одну робочу зміну, Р;

К_осл — коефіцієнт ослаблення радіації спорудою, де будуть працювати люди;

t_n — початок роботи в зоні РЗ, год.

Рішення

1) Спочатку слід розрахувати допоміжний параметр:

. (10)

2) Користуючись графіком (додаток 2), по відомим значенням  та t_п знаходять допустиму тривалість роботи.

Приклад. Визначити допустиму тривалість роботи аварійної бригади в будинку з К_осл=7, якщо роботи почнуться через 5 годин після аварії, а Р₁=70 Р/год. На одну зміну роботи установлена гранична доза радіації Д_уст=10 Р.

Рішення

1) Розраховуємо значення допоміжного параметру за формулою (10):

.

2) По графіках (додаток 2) для =1 та t_n=5годин знаходимо допустиму тривалість роботи, яка дорівнює t_p=2 год.

ВИСНОВОК

В заданих умовах аварійна бригада може працювати не більше 2 годин, при цьому вона отримає дозу радіації не більше 10Р.

Ситуаційна обстановка. Визначення можливих втрат людей під час перебування на радіаційно забрудненій місцевості.

Можливі втрати людей розраховують, виходячи з отриманої дози радіації та часу, упродовж якого ця доза отримана. Якщо люди раніш вже отримали якусь дозу радіації, то треба врахувати ще і залишкову дозу радіації.

Якщо врахувати те, що організм людини через 4 доби після опромінювання починає виводити уражені клітини, то ті уражені клітини, що залишилися в організмі, умовно можна розглядати як залишкову дозу радіації (Д_зап). Залишкова доза радіації залежить від часу, який минув після опромінювання і може бути виражена у відсотках від отриманої раніше дози (табл.2).

Таблиця 2

Час після опромінювання Тп.о., тижнів	1	2	3	4	5
Залишкова доза радіації d, %	90	75	60	50	42

При визначенні можливих втрат людей до розрахованої в задачі 1 дози додають залишкову дозу опромінення і з таблиці 3 знаходять очікувані втрати.

Таблиця З

Сумарна доза, Р	100	125	150	175	200	225	250	275	300	325
Можливі втрати, %	0	5	15	30	50	70	85	95	100	100

Вихідні дані

Д_точ — доза радіації, яку можуть отримати люди під час перебування в зоні РЗ;

Д_п — доза радіації, яка була отримана людьми попереднього разу;

Т_п.о. — час, який минув після попереднього опромінювання, тижнів.

Рішення

1) Визначити залишкову дозу радіації:

(11)

де d береться з таблиці 2 для відповідного значення T_мін.

2) Розрахувати сумарну дозу опромінювання:

Д_∑=Д_точ+Д_зал. (12)

3) Визначити по таблиці 3 очікувані втрати серед людей.

Приклад. Визначити можливі втрати людей із аварійної бригади, яка з попередніх розрахунків може отримати під час аварійної роботи дозу радіації Д_точ=80Р. Відомо, що за два тижні до цього бригада отримала дозу радіації 32Р.

Рішення

1) Визначаємо залишкову дозу радіації (формула 11):

.

2) Розраховуємо за формулою (12) сумарну дозу радіації:

Д_∑=Д_точ+Д_зал=80+24=104 Р.

3) Визначаємо можливі втрати (див. таблицю 3). Втрати очікуються не більше 5% особового складу аварійної бригади.

ВИСНОВОК

Виконання аварійних робіт в наведених умовах приведе до можливих втрат, які не перевищать 5% від складу бригади. Наявність можливих втрат для даної аварійної ситуації є неприпустимою. Треба скоротити тривалість аварійних робіт або почати їх пізніше.