Прогнозування радіаційної ситуації після аварії на атомній електростанції

             Методичні вказівки

до виконання розрахунково-графічної роботи по курсу                             «Безпека життєдіяльності»

« Прогнозування радіаційної ситуації після аварії на атомній електростанції»

             Методичні вказівки призначені для закріплення теоретичних знань та набуття практичних навичок у ході виконання розрахунково-графічної роботи (РГР) з дисципліни «Безпека життєдіяльності». Мета  виконання РГР - навчити студента самостійно проводити розрахунки по оцінці радіаційних обставин, виникаючих після аварії на атомних електростанціях (АЕС), на посаді керівника підприємства, приймати рішення щодо захисту робітників і службовців по організації робіт на підприємстві у сформованих надзвичайних ситуаціях (НС) та проведення заходів з попередження та ліквідації наслідків аварій.

ЗМ1СТ

ВСТУП………………………………………………………………………….4

1.Оцінка радіаційних обставин в період формування сліду радіаційної

хмари після аварії на АЕС .……………………………….…………………....6

2. Оцінка радіаційних обставин  внаслідок аварії на АЕС після її

стабілізації ……………………………………………………………………..13

ДОДАТОК 1……………………………………………………………...…...18

ДОДАТОК 2………………………………………………………...…….…..25

ДОДАТОК 3………………………………………………………...…….…..26

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………..…27

Вступ

               Зростання науково-технічного прогресу на початку ХХІ століття  привело до більш широкого використання атомної енергії в народному господарстві. Досить сказати, що на території України працює 4 атомних станції (Рівненська АЕС, Хмельницька АЕС, Південноукраїнська АЕС, Запорізька АЕС) та більше 8 тис. підприємств і організацій, які використовують у виробництві радіоактивні речовини. До даного часу  ще не вивантажено радіоактивне паливо з 1 і 3 енергоблоків Чорнобильської АЕС.  В Дніпропетровській, Кіровоградській та Миколаївській областях розташовано  багато підприємств по видобутку та переробці уранових руд. В даний час  на радіаційно-небеспечних об’єктах (РНО) зберігається та використовується  велика кількість радіоактивних відходів (РАВ):

   на Чорнобильській АЕС, в зоні відчуження, близько 1,1 млрд. м3 РАВ;

   на всіх  АЕС  до 70000 м3;

   на видобувних і переробних підприємствах до  65,5 млн. тонн;

   у медицині, науці та інших підприємствах до 5000м3.                                                                                                     

          Статистика свідчить, що за 5 років (1981-1985) на Чорнобильській АЕС зафіксовано  104 випадки аварійної зупинки енергоблоків (з протоколу засідання Політбюро ЦК КПРС від 3 липня 1986р.). В результаті аварії на Чорнобильській АЕС загальна площа забруднення склала 57000 км2. Тільки в Україні в зону забруднення потрапили Київська, Житомирська, Чернігівська, Черкаська, Рівненська, Вінницька і Волинська області. Таким чином в  разі  аварії на РНО, розміщених на  території  України,  в зони  сильного радіаційного забруднення може потрапити  100%  її території, що приведе до великої  кількості людей, вражених іонізуючим випромінюванням.  Більш за все  від аварії страждають діти та підлітки до 14 років, серед яких збільшуються   випадки  захворювання раком щитовидної залози, викликаних радіацією.
          Подолання наслідків НС потребує залучення  великої кількості рятівників, матеріальних ресурсів та фінансових коштів. Так, по даним спілки ліквідаторів наслідків аварії «Чорнобиль»,  до ліквідації  наслідків  аварії на Чорнобильській АЕС залучалося 835 тис. чоловік. В результаті перебування їх на радіоактивно-забрудненій  території  кожний  10-ий    став інвалідом, кожний 25-тий пішов з життя в молодому віці. 

   Для подолання наслідків НС на РНО з мінімальними людськими втратами та матеріальними збитками виникає гостра необхідність у підготовці фахівців, здатних прогнозувати  наслідки аварії  на РНО та обґрунтовано  приймати  рішення по  захисту  робітників ОНГ та жителів України.

Робота над РГР включає в себе текстовий розрахунково-пояснювальний матеріал та графічну частину і передбачає цілий ряд додаткових завдань, з метою вироблення у майбутніх керівників наступних навичок:

      уміння працювати з навчальною, методичною, технічною та іншою літературою;

   уміння аналізувати обставини  і приймати обґрунтоване рішення по захисту робітників, службовців і об'єктів народного господарства в НС;                  

                                      проведення дослідницької роботи по аналізу прогнозованої ситуації.

В РГР  , яка виконується на аркуші формату А4, студенти повинні провести теоретичний аналіз наслідків аварії на АЕС в період формування сліду та стабілізації обставин та розрахувати параметри радіаційного забруднення місцевості, необхідні для прийняття висновків по ліквідації наслідків аварії і забезпеченню безпеки робітників.  

    Робота над РГР включає в себе: теоретичне обґрунтування та розрахунки з оцінки радіаційних обставин; креслення зон забруднення та графіки залежностей  відповідних параметрів; висновки і рішення за цими розрахунками.

Робота виконується самостійно протягом двох тижнів. Після виконання РГР студент повинен здати роботу на перевірку викладачу і захистити її.

1. Оцінка радіаційних обставин в період формування сліду хмари після аварії на АЕС.

                Встановлено,  що при аварії на АЕС викид  радіонуклідів  за  межі  реактору  енергоблоку  являє  собою  розтягнутий у часі  процес , який триває  протягом  4-5діб.  У той же час кількість  і  щільність радіонуклідів дуже висока.

Для оцінки наслідків дії іонізуючого випромінювання  на людину використовують  слідуючі одиниці вимірювання:

Експозиційна доза  Д експ.( Кл/кг) - дозиметрична величина, при якій в 1 кг сухого чистого повітря утворюються іони , що несуть 1Кулон  (Кл) електрики кожного знаку. Вона   визначається тільки для повітря при гамма і рентгенівському випромінюванні.

Позасистемна одиниця експозиційної дози -  рентген (Р). 1 рентген  - доза опромінення, при якій в 1см сухого та чистого повітря при нормальних умовах (20°С, 760 мм. рт. ст.) створюється 2,08x109 пар іонів. (1Кл/кг=3876 Р)

Поглинута доза Д погл,  грей (Гр) – дозиметрична величина, яка визначається енергією випромінювання поглинутого одиницею маси (Дж /кг) опроміненої речовини. Поглинута доза – це основна дозиметрична величина для оцінки радіаційної небезпеки.

Позасистемна одиниця - рад (рад). 1 Гр =100рад, а 1рад= 0,87 Р.

Еквівалентна доза Д екв , Зіверт (Зв) - дозиметрична величина для оцінки шкоди здоров’ю людини будь-якого складу іонізуючого випромінювання

Д екв.= Д погл.∙k як.,,

де k як- коефіцієнт якості, що характеризує залежність біологічно небезпечних наслідків опромінення людини від характеристики іонізуючого випромінювання. 1Зв = 1 Дж /кг. При k як =1 , 1 Зв =1 Гр.

Позасистемна одиниця - біологічний еквівалент рентгену (бер). 1 Зв=100 бер,   1 рад=0,87 бер.

Активність  джерела радіоактивного випромінювання Кюрі(Кu) характеризує кількість розпаду атомів радіонуклідів за одиницю часу. 1Кu відповідає  3,7∙1010 розпадів атомів радіонуклідів  за секунду (1 Кu=3,7∙1010 1/с).

Активність радіонуклідів на Чорнобильській АЕС на момент аварії показана в табл.1.

Рівень забруднення території радіонуклідами П оцінюється активністю радіонуклідів на одиницю площі (Кu /км2).

Потужність дози іонізуючого випромінювання  Р визначається, як відповідна доза випромінювання за одиницю часу Д/t . Потужність вимірюється в Р/год, рад/год, бер/год. Співвідношення  рівня забруднення території з потужністю дози (рівнем радіації) відповідної місцевості становить  

Р(мбер/год)=0,009 ∙ П(Кu /км2)

Таблиця 1.
Активність радіонуклідів на Чорнобильскій АЕС на момент аварії, Кюрі (Кu).

        В світі існує багато типів ядерних реакторів. АЕС побудовані в Україні базуються на водо-водяних реакторах з корпусом під тиском (ВВЕР - водо-водяний енергетичний реактор) і канальних уран-графітових реакторах (РВБК - водо-графітовий реактор). Вони належать до реакторів на теплових повільних нейтронах.

Після аварії на АЕС параметри  зон забруднення місцевості радіоактивними елементами залежать  від:

      потужності та типу зруйнованого реактора ;

      часу доби, коли відбулася  аварії;

      кількості викинутих з реактора радіоактивних речовин;

      метеорологічних умов в місті аварії (напрямку і швидкості вітру, стану погоди).

Доза радіаційного опромінення, яку можуть  отримати люди  залежать від:

      часу початку радіаційного опромінення робітників після аварії на АЕС;

      відстані до району аварії на якій знаходиться ОНГ (в яку зону радіаційного    забруднення  потраплять робітники);

      тривалості  перебування в зоні радіаційного забруднення;

      величини коефіцієнту послаблення радіації захисних споруд, де перебувають робітники (Кпосл ).

              Прогнозування  радіаційних обставин після аварії на АЕС проведемо на конкретному прикладі.

Приклад 1.

На АЕС виникла аварія. Зруйнований один  з ядерних реакторів типу  РВБК-1000. В атмосферу викинуто 30%  радіоактивних речовин. Час аварії-день. Метеорологічні умови в місті аварії  наступні: вітер на висоті 10 м  від поверхні Землі дме в напрямку ОНГ зі швидкістю V10= 1-2  м/с; хмарність - змінна (середня); об'єкт народного господарювання віддалений від району аварії на відстані Lx=30 км. Робітники працюють на відкритих майданчиках та  в цеху впродовж 5 діб.

Визначити:
1)  Розрахувати та накреслити межі зон радіоактивного забруднення та місце знаходження ОНГ.
2)  В якій зоні радіаційного забруднення  знаходиться  ОНГ.
3)  Час початку радіаційного опромінення робітників.
4)  Яку дозу опромінення отримають робітники за 5 діб праці.
5)  Виробити пропозиції по забезпеченню безпеки робітників при виконанні робіт в  зоні радіаційного забруднення.

Для оцінки радіаційних обставин після аварії на АЕС використовуємо довідкові таблиці розміщені в Додатку 1.

1.1.      Визначаємо категорію стійкості атмосфери.

Інтенсивність  переміщення струмів повітря по вертикалі залежить від стану атмосфери в приземному шарі , який характеризується наступними параметрами:

        Конвекція (А)- вертикальне переміщення потоків повітря з однієї висоти на іншу;