Прогнозування радіаційної ситуації після аварії на атомній електростанції

         Ізотермія (Д) - характеризується стабільністю вертикального вітру і веде до застою радіоактивної хмари;

        Інверсія (Г) - підвищення температури повітря із збільшенням висоти, призводить до осідання радіоактивних речовин на землі, що призводить до підвищення щільності радіоактивного забруднення.

        По таблиці Б.1 «Категорії стійкості атмосфери» (Додаток1) по відомим:  швидкості вітру (V10 = (1-2 )м / с ),часу доби аварії  (день) та  стану погоди  (хмарність - змінна (середня))  визначаємо ,що категорія стійкості атмосфери –конвекція (А).

1.2. Визначаємо середню швидкість переміщення радіоактивної хмари. 

Так як вітер на різних висотах буде мати різну швидкість, то радіоактивна хмара буде рухатися з середньою швидкістю відносно земної поверхні , величина якої залежить від категорії стійкості атмосфери та  швидкості вітру на висоті 10 метрів.
         По Таблиці Б.3. (Додаток1) знаходимо, що для категорії стійкості атмосфери – А, при швидкості вітру V10 = (1-2 м /с), середня швидкість переміщення радіоактивної  хмари становить:   V сер = 2 м / с.

        1.3. Визначаємо межі зон радіоактивного забруднення.

         В період формування  радіоактивного  сліду  хмари поширення радіоактивних речовин буде нерівномірним  , отже, залежно від відстані   до району аварії,  рівень радіоактивного забруднення території та рівень радіації  будуть різними. В залежності від потужності дози радіації на місцевості, забруднена територія, поділяється  на п’ять  зон радіоактивного забруднення :
Зона «Г» - надзвичайно небезпечного забруднення, на  зовнішній межі якої доза  опромінення дорівнює  14 бер / годину;
Зона «В» - небезпечного забруднення, на зовнішній межі доза опромінення  дорівнює   4,2  бер / годину;

Зона  «Б» - сильного забруднення, на зовнішній  межі   доза опромінення  дорівнює 1,4 бер / годину;
Зона «А» - помірного забруднення, на зовнішній  межі  доза опромінення  дорівнює 0,14 бер /годину;
Зона «М» - радіаційної небезпеки, на зовнішній   межі доза  опромінення  дорівнює  0,014 бер /годину.
        Для  нашого випадку межі зон радіоактивного забруднення визначаємо по   таблиці Б.2 (Додаток 1). Для ядерного реактора АЕС типу  РВБК -1000, категорії стійкості атмосфери - А, середньої швидкості переміщення радіоактивної хмари (V сер = 2 м / с ) визначаємо відповідні межі зон радіоактивного забруднення.
Зона «М» : довжина-Lх М = 250 км, ширина-LyМ = 63 км.
Зона «А» : довжина-LхА = 63 км, ширина-LyА = 12 км.
Зона  «Б» : довжина-LхБ = 14 км, ширина-LyБ = 3 км.
Зона «В» : довжина -LхВ = 7км, ширина-LyВ = 0,8 км.

Зона «Г» : довжина -LхГ = 0км, ширина-LyГ = 0 км.- зона відсутня, так як недостатньо високий рівень радіації на даній території в місті аварії.

1.4. Викреслюємо зони радіоактивного забруднення.

В відповідному   масштабі  по визначеним розмірам викреслюємо зони радіоактивного забруднення де, на відповідній  відстані від  АЕС, позначаємо ОНГ.  Масштаб визначаємо по розмірам довжини Lх та ширини Lх зони, яка має найбільші значення. В нашому випадку зона «М», довжина якої  LхМ = 250 км, а ширина  LyМ = 63 км.  Розміщення ОНГ в зоні радіоактивного забруднення показано на  мал.1.                                                                                                                                             

Мал.1

1.5.  Визначаємо, в яку зону забруднення  потрапив ОНГ .

       Так як внутрішня межа зони «А» 14 км., зовнішня - 63 км. , а  відстань від ОНГ до АЕС 30 км., то  об'єкт народного господарювання потрапляє  в  Зону«А» ( мал..1).

1.6. Визначаємо дозу опромінення яку отримають робітники.

Спочатку визначаємо дозу опромінення, яку можуть отримати робітники в центрі зони «А» за 5 діб. Для чого необхідно знати час початку формування сліду хмари.

Величина часу початку формування сліду залежить від  категорії стійкості  атмосфери, середньої швидкості переміщення радіоактивної хмари та  відстані від АЕС до місця розміщення об’єкту.

Так для категорії стійкості  атмосфери-А, середньої швидкості переміщення радіоактивної хмари (V сер = 2 м / с ) по Таблиці Б.9 визначаємо, що, при відстані від АЕС до ОНГ  Lх = 30 км, час початку формування сліду tпоч.=3год.     

Для визначення дози опромінення, отриманої робітниками при відкритому розміщенні в середині зони «А» будуємо графік залежності величини дози опромінення отриманої робітниками за 5 діб, від часу початку формування сліду радіоактивної хмари.

При tпоч.=1,2,6,12 годин , по табл.Б.7,(Б.8),  дози опромінення, отримані робітниками за 5 діб, відповідно становлять:

Д 1 час = 16,4 бер; Д 2 час = 16,1 бер; Д 6 час = 15,2 бер; Д 12 час = 14,2 бер.

       Для визначення дози опромінення, отриманої в середині зони «А» будуємо графік залежності величини дози опромінення отриманої робітниками від часу початку формування сліду радіоактивної хмари Д (tпоч), використовуючи дані  таблиці Б.7,(Б.8),  ( мал.2).

За   графіком (мал.2) визначаємо, що, для часу початку формування сліду tпоч= 3год, величина дози опромінення, отриманої робітниками в середині зони «А»  за 5 діб роботи, становить Дсер = 15,9бер.

Мал.2

При зменшені відстані до місця аварії потужність дози радіоактивного опромінення в кожній зоні збільшується, а при збільшенні відстані - зменшується. Так доза опромінення на внутрішній  межі зони «А» (LхБ = 14 км) в 3,2 рази вище , а на зовнішній (LхА = 63 км) – в 3,2 рази нижче від  Дсер. Виходячи з вищесказаного знаходимо :

-на зовнішній межі зони «А» (LхА зовн. = 63 км) доза      опромінення 

Дзовн. = 15,9 /3,2 = 4,96 ≈ 5 бер;

          - на внутрішній (LхАвнутр. = 14 км) -

Двнутр. = 15,9 ∙ 3,2 = 50,88 ≈ 51 бер.

Для визначення дози опромінення (Д ,бер),отриманої робітниками  ОНХ в зоні «А» на будь якій відстані Lх, будуємо графік залежності дози опромінення від відстані до АЕС - Д(Lх) , використовуючи розраховані дані.

   Так як відстань ОНХ від АЕС, Lх= 30км, то за  графіком (мал.3) доза опромінення робітників, які працюють  на відкритих майданчиках ,

Двідкр = 35,5 бер.

    Мал.3

При знаходженні людей в захисних спорудах та автомобілях доза опромінення зменшується в залежності від величини коефіцієнту послаблення радіації (Кпосл ). Середні значення Кпосл для деяких споруд надані в таблиці Б. 10.

Так  як для виробничих одноповерхових будинків  (цехів) Кпосл =7 ,то  працюючи в цеху, робітники отримають дозу опромінення

Дцех = Двідкр : Кпосл = 35,5 бер.: 7 = 5,1 бер.

1.7. Пропозиції по прогнозованій ситуації

Для вироблення  пропозиції по забезпеченню безпеки робітників при виконані робіт в зоні радіаційного забруднення необхідно порівняти величину отриманої  дози опромінення з допустимою дозою опромінення. Допустимою дозою опромінення є такий максимальний рівень  дози опромінення,  при якому не погіршується здоров’я людини в даний час та впродовж всього життя, не відбуваються генетичні зміни в організмі, які могли б викликати патології майбутніх поколінь.

Допустимі  дози опромінення регламентуються нормативними документами по радіаційній безпеці та санітарними нормами. Так для населення  річна допустима доза

Дрікдоп = 0,1бер,

аварійна допустима доза опромінення для населення

Давар доп= 10 бер.,

а для персоналу атомної станції

Давар доп АЕС= 25 бер.

           Допустима доза внутрішнього опромінення щитовидної залози, за рахунок присутності радіоактивного йоду в хмарі викиду, не повинна перевищувати

Д внутр.доп. = 30 бер.

         Для нашого прикладу робітники, що знаходяться на відкритій місцевості, за період проходження хмари можуть отримати дози зовнішнього опромінення 

Двідкр(35,5бер)> Давар доп ( 10бер),

що в 3,55 разів більше допустимого. 

А робітники, які знаходяться  в приміщеннях (цехах),  можуть отримати дози зовнішнього опромінення

Дцех (5,1 бер.) < Давар доп ( 10бер),

що в 51 разів менше допустимої дози. 

    У зв’язку з тим , що доза опромінення яку можуть  отримати робітники, що знаходяться на відкритій місцевості, значно перевищує допустиму   необхідно :

                       підсилити радіаційний контроль та видати всім робітникам індивідуальні   дозиметри;

                       терміни роботи на відкритих майданчиках скоротити, для чого  організувати позмінну роботу ;

                       проводити заходи по дезактивації  території , техніки, приміщень, та санітарну обробку робітників;

                       провести  йодовую  профілактику робітників та членів їх сімей, для чого протягом 10 днів надати кожній дорослій людині йодистий калій - по 1 таблетці на добу, а  дітям до трьох років та вагітним жінкам приймати йодистий калій по 0,5 таблетки 1 раз на добу протягом двох діб.

2.  Оцінка радіаційних обставин

внаслідок  аварії  на АЕС  після  її стабілізації

Після стабілізації радіаційних обставин на АЕС на грунт  та  у воду випадуть  радіоактивні речовини з великим періодом напіврозпаду (див. табл.1)., внаслідок чого утворюються зони з різним ступенем радіоактивного забруднення. Територія, що  зазнає  радіоактивного  забруднення внаслідок аварії, на основі експертних висновків (результатів радіаційної розвідки рівнів забруднення місцевості) поділяється  на чотири  зони:

I  зона відчуження - це територія, що зазнає забруднення ґрунту  ізотопами цезію  Сз-137 від Пзон=40 Кu / км2 на зовнішній межі та вище, з  якої проведено евакуацію населення;

II зона безумовно (обов'язкового) відселення - це територія, що зазнає забруднення ґрунту ізотопами цезію Сз-137 від Пзон =15 Кu / км2  на зовнішній межі  до 40 Кu /км2  на внутрішній межі, де  річна  еквівалентна доза опромінення людини може перевищувати  0,5 бер ;
III зона гарантованого, добровільного відселення – це територія, де забруднення  Сз-137  від Пзон =5 Кu / км2 на зовнішній межі до Пзон =15 Кu / км2 на внутрішній межі, і річна доза опромінення може перевищити  0,1 бер;
IV зона посиленого радіоекологічного контролю – це територія, де забруднення  Сз-137 від Пзон =1 Кu / км2 на зовнішній межі до Пзон = 5 Кu / км2 на внутрішній межі, і річна доза опромінення не повинна перевищувати 

0,1  бер.

Межі цих зон встановлюються та переглядаються Кабінетом Міністрів України  на основі експертних висновків.

Так площа території постраждалої після Чорнобильської катастрофи 

становить:

49509км.кв.  - IV -зона ,з рівнем забруднення від (1 до 5) Кu / км2;
5326км.кв.    - III - зона , з рівнем забруднення від (5до 15) Кu / км2;
1900 Км.кв.  - II –зона, з рівнем забруднення від (15 до 40) Кu / км2.;

310 км.кв.    - I – зона,  з рівнем забруднення понад 40 Кu / км2.
       В даний час в 150 населених пунктах,  де проживають люди рівень забруднення перевищує 5 Кu / км2, а в 22х з них більше 15 Кu / км2. Аварія на Чорнобильській АЕС призвела до появи  нових  проблем ,  пов'язаних  з  охороною  здоров'я населення окремих регіонів України .

       Рівень радіації на забрудненій місцевості з часом спадає відповідно до закону:

,

де Р0 - рівень радіації у момент часу t0 після аварії, [бер/год];

Рt - рівень радіації у будь який момент часу і після аварії, [бер/год];

п - показник, що характеризує швидкість спаду рівня радіації .

Якщо вважати, що після аварії на АЕС Рt ~ const, то людина, що знахо­диться в забрудненій зоні, отримає дозу опромінення, яка залежить від рівня забруднення місцевості і часу знаходження людини на цій місцевості:

[бер],

де  Р – потужність дози випромінювання (рівень радіації) на місцевості, [бер/год];

Кпосл - коефіцієнт послаблення радіації будинками, сховищами, тощо.

Оцінку радіаційних обставин внаслідок аварії на АЕС після її стабілізації  розглянемо на прикладі.

Приклад 2

Дано:

Після аварії на АЕС цех по виробництву залізобетонних плит перебуває з зоні радіоактивного забруднення із щільністю зараження ізотопом цезію  Пзон = 8 Кu / км2. На об'єкті працюють 50 чоловік, з яких 20% перебувають на відкритих площадках, а інші в одноповерхових цехових приміщеннях. Робочий день триває 8 годин. Робітники мешкають у кам'яних одноповерхових будинках в селищі, розташованому на далекій границі зони посиленого радіоекологічного контролю. Час відпочинку - 14 годин. До місця роботи й назад робітники пере­возяться автобусами. Час руху 2 години на добу.

Визначити:

1. У якій зоні забруднення перебуває цех?

2. Яку дозу опромінення отримає кожний робітник протягом року (робочих днів -     252,  календарних днів - 365)?

3. Виробити пропозиції начальнику цеху по організації робіт в даних умовах, якщо припустима річна доза опромінення не повинна перевищувати            Дрікдоп = 0,1 бер/рік.