Розв’язування типових завдань з оцінки радіаційної обстановки

Поняття про оцінку радіаційної обстановки. Радіаційна обстановка ‑ це обстановка, яка склалася на території промислового підприємства (об'єкту), населеного пункту або території адміністративного району внаслідок застосування противником ядерної зброї або аварії на атомній електростанції з викидом радіоактивних речовин. Це може призвести до радіоактивного зараження місцевості і необхідності прийняття заходів захисту населення.

Радіаційна обстановка характеризується рівнями радіації і розмірами зон радіоактивного зараження, які є основними показниками небезпеки для життя людей і роботи промислових підприємств (об'єктів).

Оцінка радіаційної обстановки є обов'язковим елементом роботи начальників і штабів цивільної оборони: Проводиться вона для прийняття необхідних заходів по захисту населення, які забезпечують виключення або зменшення радіоактивного опромінювання, а також для визначення найбільш доцільних дій населення і формувань ЦО на зараженій місцевості.

Оцінка радіаційної обстановки передбачає:

- визначення і нанесення на карту (схему) зон радіоактивного зараження або рівнів радіації в окремих тючках місцевості;

- вирішення основних типових завдань за різними варіантами дій населення, формувань ЦО, а також виробничої діяльності промислових підприємств (об'єктів) в умовах радіоактивного зараження;

- аналіз отриманих результатів;

- вибір найбільш доцільних варіантів дій, при яких виключаються або зменшуються радіаційні втрати.

Для оцінки радіаційної обстановки, крім рівнів радіації в окремих точках місцевості і зон радіоактивного зараження, необхідно знати:

- умови перебування людей в зонах радіоактивного зараження, їх захищеність;

- значення коефіцієнтів послаблення радіації захисними спорудами, які призначені для укриття робітників, службовців на підприємствах і непрацюючого населення в місцях проживання;

- допустимі дози опромінення населення і формувань ЦО на період перебування на місцевості, зараженій радіоактивними речовинами;

- поставлені завдання формуванням ЦО і терміни їх виконання.

Радіаційна обстановка може бути визначена двома методами: методом прогнозування і за даними радіаційної розвідки.

Метод прогнозування. Для прогнозування можливого радіоактивного зараження необхідно знати:

- час ядерного вибуху (час аварії на радіаційно-небезпечному об'єкті);

- координати центру ядерного вибуху (аварії);

- потужність і вид ядерного вибуху;

- швидкість і напрямок середнього вітру.

Середній вітер ‑ це осереднений по швидкості і напрямку вітер для шарів атмосфери в межах висоти піднімання радіоактивної хмари. Він визначається графічним методом по відомих даних вітрового зондування атмосфери, яке проводиться радіозондами, акустичними, радіолокаційними і космічними засобами контролю. Ці дані дають метеорологічні станції відповідним штабам ЦЗ. Азимут середнього вітру ‑ це кут між напрямком на північ і напрямком, звідки дме вітер, відрахований по ходу стрілки годинника. Наприклад, якщо вітер дме з заходу на схід, то азимут вітру 270°.

При прогнозуванні радіаційної обстановки використовується методика, заснована на імовірнісних розрахунках. Суттєвість імовірнісної методики прогнозування зводиться до того, що визначається напрямок розповсюдження хмари радіоактивних речовин і наносяться на карту (схему) можливі зони радіоактивного зараження.

Проводиться це в такій послідовності:

1. По координатах наносять на карту центр ядерного вибуху (рис. 6.10). В масштабі карти (плану) наноситься круг (зона можливого зараження в районі ядерного вибуху). Згідно з довідником для потужностей вибуху від 100 до 1000 кт (кілотонн) при наземних вибухах радіус зони зараження в районі вибуху дорівнює 3 км. Біля кругу надписують характеристику ядерного вибуху, наприклад 100 – Н/8.10:100 кт, наземний, 8 – 10 год.

2. По азимуту середнього вітру, який отримують від метеослужби із центру вибуху проводиться лінія напрямку середнього вітру. Вісь зони можливого радіоактивного зараження місцевості буде співпадати з проведеним напрямком середнього вітру.

3. До кругу зони можливого радіоактивного зараження в районі вибуху проводять дотичні паралельні осі радіоактивного сліду. Під кутом 20° до дотичних проводять прямі, які є боковими межами зони можливого радіоактивного зараження місцевості.

4. Зовнішні межі зон можливого радіоактивного зараження місцевості визначають за довідковими таблицями ЦЗ в залежності від виду і потужності ядерного вибуху, а також швидкості вітру.

5. Зовнішні межі зон наносять з врахуванням масштабу карти (плану). При цьому прийнято межі зони А наносити синім кольором, зони Б ‑ зеленим, зони В ‑ коричневим, зони Г ‑ чорним.

Отриманий сектор не визначає точного положення сліду хмари радіаційного зараження на місцевості.

Утворення сліду радіаційного зараження в межах сектора має імовірність 90 %, а фактична площа радіаційного зараження приблизно дорівнює 1/3 площі сектора.

Рис.4.4. Зона радіоактивного зараження, отримана методом прогнозування.

Визначається час підходу радіаційної хмари до населених пунктів за формулою:

, (4.6)

де:

- L – відстані від центру вибуху до населеного пункту, км,

- – швидкість вітру, км/год.

Цей метод дозволяє визначити можливий ступінь радіаційного зараження: сильне, небезпечне, дуже небезпечне, помірне і до початку випадання радіоактивних опадів організувати захист населення і особового складу формувань, а промислові підприємства перевести на режим роботи в умовах радіоактивного зараження.

Метод радіаційної розвідки застосовується в штабах цивільного захисту промислових підприємств (об'єктів), міст, районів, областей, а також у військових частинах. Він має дуже важливе значення для прийняття рішення по захисту населення, яке знаходиться на території, зараженій радіоактивними речовинами внаслідок аварії на АЕС з викидом радіоактивних речовин або при вибухові ядерного боєзапасу.

Вихідними даними виявлення радіаційної обстановки є рівні радіації і час їх виміру в окремих точках місцевості приладами радіаційної розвідки. Ці дані – основа для нанесення меж фактичних зон радіаційного зараження. Для цього на карті (схемі) відмічаються точки виміру рівнів радіації і біля кожної з них вказується величина рівня, приведена до 1 год після ядерного вибуху (рис. 4.5).

Приведення рівнів радіації через 1 годину після ядерного вибуху проводиться множенням виміряного рівня радіації на коефіцієнт перерахунку, який наводиться в табл. 1Д.

Точки на карті з рівнями радіації, рівними або близькими до рівнів радіації на зовнішніх межах зон А, Б, В, Г через 1 годину після вибуху: 8, 80, 240 і 800 Р/год з'єднуються між собою плавними лініями такого кольору: зона А ‑ синього, зона Б ‑ зеленого, зона В ‑ коричневого, зона Г ‑ чорного.

Органами радіаційної розвідки на промислових підприємствах (об'єктах) ‑ є групи і ланки радіаційної розвідки. Для виміру рівнів радіації використовують прилади радіаційної розвідки, якими в багатьох точках місцевості вимірюють рівні радіації, фіксують астрономічний час і точку вимірів (координати). На великих територіях вимір рівнів радіації доцільно проводити з літаків або вертольотів, які обладнані приладами радіаційної розвідки.

Рис.4.5. Ділянки зон радіоактивного зараження, отримані методом розвідки

Відомо, що протягом часу, який минув після ядерного вибуху, рівні радіації на зараженій місцевості зменшуються за законом спаду радіації, а це значить, що оцінити ступінь зараженості різних ділянок і визначити межі зон радіоактивного зараження можна тільки шляхом порівняння рівнів радіації, приведених до одного часу. Штаби ЦЗ рівні радіації, що виміряні в різних точках і в різний час, розрахунками або за допомогою таблиць приводять на 1 годину після вибуху і наносять межі зон радіоактивного зараження на карту (схему).

Примітка. В точці виміру в чисельнику представляється потужність випромінювання, перерахована на 1 годину після вибуху, в знаменнику ‑ час виміру. Достовірні дані про радіоактивне зараження виявлені методом розвідки і вирішення типових завдань з урахуванням даних розвідки дозволяють прийняти правильне рішення щодо дій населення і формувань ЦЗ.

Типові завдання на оцінку наслідків застосування ядерної зброї. Типовими називаються завдання тому, що вирішення їх аналогічне – змінюються тільки дані. Типові завдання з оцінки радіаційної обстановки вирішуються в основному з використанням таблиць цивільної оборони. Це дає більш достовірні дані, ніж вирішення з використанням розрахункових формул.

Вирішення типових задач з використанням таблиць ЦЗ.

Прийняті позначення при вирішенні завдань:

P_t (P ₁) – рівень радіації на місцевості на час “ t ”, рівень радіації через 1 год після ядерного вибуху, Р/г;

Д – доза радіації, Р;

Д (зад) – встановлена доза опромінення, більше якої не можна одержати за певний час, Р;

Д _т – таблична доза радіації, яка може бути отримана на відкритій місцевості при умові радіації 100 Р/год за 1 годину після ядерного вибуху;

К _пер – коефіцієнт перерахунку рівнів радіації;

К _посл – коефіцієнт послаблення дози радіації;

t _n.o – час початку опромінення;

t _к.o – час кінця опромінення;

Т – тривалість опромінення, год;

– швидкість подолання зон зараження, км/год;

ℓ – довжина зараженої ділянки, маршрут, км.

Завдання № 1. Приведення рівнів радіації до одного часу після ядерного вибуху.

Приведення рівнів радіації до одного часу проводиться для зручності нанесення обстановки на карту, план, схему. При вирішенні завдань з оцін­ки радіаційної обстановки виміряні рівні радіації прийнято приводити на одну годину після ядерного вибуху. Це полегшує здійснення контролю за спадом рівнів радіації. Може бути два варіанти:

- час вибуху невідомий;

- час вибуху відомий.

Коли час вибуху відомий, то для приведення рівнів радіації до однієї години після вибуху необхідно величину виміряного рівня радіації помножити на коефіцієнт перерахунку, К_пер, який знаходимо з таблиць 2Д, 1Д.

Приклад 1. О 12 год 15 хв рівень радіації на території фабрики становив 40 Р/год. Визначити рівень радіації через 1 год після ядерного вибуху, якщо вибух стався об 11 год 45 хв.

Розв’язання.

Визначаємо різницю між часом виміру рівня радіації і часом ядерного вибуху: 12 год 15 хв. – 11 год 45 хв. = 30 хв.

За таблицею 3Д на перетині вертикальної колонки “Час виміру рівнів радіації, відрахований від моменту вибуху” (30 хв) і горизонтальної колонки “Час вибуху, на який перераховуються рівні радіації” (1 год) знаходимо значення К_пе = 0,44.

Визначаємо рівень радіації через 1 год після ядерного вибуху (аварії на АЕС) Р/год. Якщо час проведення ядерного вибуху невідомий, то його можна визначити за швидкістю спаду рівня радіації. Для цього в будь-якій точці на території фабрики вимірюють рівні радіації двічі з інтервалом у 20, 30, 40 хв. За знайденим співвідношенням рівнів радіації при другому і першому вимірах і часу між вимірами за таблицею 2Д визначають час з моменту вибуху до другого виміру.

Приклад 2. О 15 год в районі розташування формування ЦО рівень радіації Р/год, а о 15 год 30 хв. (другий вимір) Р ₂ = 23 Р/год. Визначити час ядерного вибуху.

Розв’язання.

Визначаємо інтервал між другим і першим вимірами:

15 год 30 хв – 15 год 00 хв = 30 хв.

Визначаємо співвідношення рівнів радіації при другому і першому вимірах:

.

За таблицею 2Д для співвідношення 0,75 та інтервалу часу 30 хв. Знаходимо час вибуху до другого виміру. Він дорівнює 2 год 30 хв. Вибух був здійснений о 13 год 00 хв. (15 год 30 хв – 2 год 30 хв).

Цей час і використовується для проведення подальших розрахунків як у першому прикладі.

Завдання № 2. Визначення можливих доз опромінення при діях на місцевості, зараженій радіоактивними речовинами.

Вихідними даними є рівень радіації, тривалість перебування людей на зараженій місцевості, а також умови захисту.

Однією з характеристик умов захисту є коефіцієнт послаблення дози радіації, К _посл (значення його наведені в таблиці 3Д).

Доза опромінювання, яку можуть отримати люди за час перебування на місцевості, зараженій радіоактивними речовинами, визначається за таблицею 4Д. В цій таблиці подані дози опромінення тільки для рівнів радіації 100 Р/год через 1 год після ядерного вибуху. Для визначення дози для інших значень рівнів радіації, необхідно визначену за таблицею дозу помножити на співвідношення Р/100, де Р – фактичний рівень радіації через 1 год після вибуху.

Приклад. Через 8 год. Після аварії на атомній електростанції з викидом радіоактивних речовин виміряний рівень радіації на території виробничого підприємства, приведений до 1 год, становив 300 Р/год. Визначити дози опромінення, які отримають працівники підприємства на відкритій місцевості, у виробничих приміщеннях і в протирадіаційних укриттях з К = 200. Опромінення продовжувалось 4 год.

Розв’язання.

За таблицею 1Д на перетині вертикальної колонки “Час початку опромінення з моменту вибуху” (8 год) і горизонтальної колонки “Час перебування” (4 год) знаходимо дозу опромінення на відкритій місцевості при рівні радіації 100 Р/год, яка буде Р_вм = 25,6 Р.

При рівні радіації 300 Р/год доза буде втричі більшою:

Працівники об’єкту за 4 год перебування на відкритій місцевості отримають дозу опромінення:

.

Для визначення дози, яку отримають працівники об’єкту за 4 год перебування у виробничих приміщеннях (цехах), необхідно визначену дозу на відкритій місцевості розділити на К _посл радіації виробничими приміщеннями:

.

Коефіцієнт послаблення радіації одноповерхового виробничого приміщення визначаємо за таблицею 3Д – він дорівнює 7.

.

Працівники об’єкту, які знаходяться в цехах, отримають дозу опромінення 11 Р – в 7 разів меншу за дозу, отриману на відкритій місцевості.

Визначаємо дозу опромінення працівників об’єкту, які знаходились у ПРУ з К_{посл.пру} = 200. Для цього дозу опромінення, отриману на відкритій місцевості, ділимо на К_посл ПРУ:

Порівнюючи дози опромінення, які отримали люди на відкритій місцевості, в цехах і в ПРУ, бачимо, що людей потрібно укривати в ПРУ.

Завдання № 3. Визначення допустимого часу перебування людей на зараженій місцевості.

Це завдання розв’язується за таблицею 5Д. та рис. 4.6. Для цього використовуються вихідні дані, розраховується співвідношення:

За значенням цього співвідношення і часу, який минув з моменту вибуху, за таблицею визначається допустима тривалість перебування на зараженій місцевості.

Рис. 4.6. Визначення часу початку та тривалості перебування і_р людей

у зонах радіоактивного зараження

,

- Р ₁ – рівень радіації на одну годину після аварії, Р/год;

- Д _уст – величина встановленої дози радіації, Р;

- К _осл – коефіцієнт ослаблення радіації будівлею, захисною спорудою тощо.

Приклад. Визначити допустиму тривалість перебування формування ЦО на зараженій території заводу, якщо рятувальні роботи почались через 3 год після ядерного вибуху, а рівень радіації в цей час був . Для особового складу формування ЦО встановлена доза опромінення Роботи ведуться в середині цегляних одноповерхових будівель з коефіцієнтом послаблення радіації .

Розв’язання.

Розрахуємо відношення:

.

За таблицею 5Д на перетині вертикальної колонки для значення , рівного 3, і горизонтальної колонки “Час, який минув після вибуху” (3 год) вираховуємо допустиму тривалість роботи на зараженій території – 6 год.

Більш складні розрахунки такого типу задач можна виконувати використовуючи дані таблиці 10 Д.

Завдання №4. Визначення часу вводу формувань ЦЗ і тривалість роботи змін в осередку ядерного ураження.

Це завдання вирішується за таблицею 4Д. При цьому враховуються рівні радіації на час вводу формувань ЦЗ для проведення РіІНР і встановлена доза опромінення.

Приклад. В осередку ядерного враження необхідно провести рятувальні та інші невідкладні роботи (РіІНР), рівень радіації перерахований на 1 год після аварії на атомній електростанції (ядерного вибуху) становить P₁ = 50 Р/год, встановлена доза опромінення Д _завд = 25 Р. Визначити кількість змін і час перебування в осередку ядерного враження.

Розв’язання.

За таблицею 6Д у графі “Рівні радіації на різний час після вибуху” знаходимо рівень радіації на 1 год після аварії – P₁ = 50 Р/год.

У графі “Встановлена доза” знаходимо число “25”.

На перетині значення рівня радіації – 50 Р/год і заданої дози опромінення “25 Р” визначаємо час, через який вводиться перша зміна, і тривалість її роботи: “2/2” в чисельнику вказано, через скільки годин за умовою завдання вводиться 1 зміна, а в знаменнику вказується допустима тривалість роботи в годинах. Друга зміна вводиться через 4 год і може працювати 4 год, 3 зміна вводиться через 8 год і може працювати 12 год.

Завдання № 5. Визначення можливих радіаційних втрат.

Можливі радіаційні втрати залежать від отриманої дози опромінювання і визначаються за 6Д.

Приклад № 1. Доза радіації, яку отримали люди за час перебування на зараженій території – 140 Р. Непрацездатність людей протягом перших двох діб буде одиничною, другий і третій тиждень – 0, третій і четвертий тижні – 10 %. Всього – 10 %. Смертності серед цих людей не буде.

Приклад № 2. Доза радіації, яку отримали люди за час перебування на зараженій місцевості, – 200 Р.

Непрацездатність людей протягом перших двох діб – 15 %, протягом дру­гого і третього тижнів – 35 %, усього – 50 %. Будуть поодинокі смертель­ні випадки.

Зауваження: при розв’язанні завдань цього типу корисними є дані, які вміщені у таблиці 11Д та 12Д.

Завдання № 6. Визначення часу можливого радіаційного зараження місцевості.

Визначення часу можливого радіаційного зараження місцевості розраховується за формулою:

в год, (4.7)

де:

- l – відстань від центру ядерного вибуху (від міста аварії з викидом радіаційних речовин), км;

- _с.в. – швидкість середнього вітру, км/год;

- – час випадання радіоактивних речовин.

Завдання № 7. Визначення спаду рівня радіації.

Визначення спаду рівня радіації протягом певного часу розра­хо­вуєть­ся за формулою:

, (4.8)

де:

P_t – рівень радіації на різний заданий час, в Р/год;

P ₁ – рівень радіації на 1 год після ядерного вибуху.

Завдання № 8. Визначення отриманої дози радіації.

Визначення дози радіації, отриманої людьми на зараженій радіаційними речовинами місцевості, розраховується за формулою:

, (4.9)

де: Р _сер – середній рівень радіації за час опромінення, Р/год;

(4.10)

де:

- Р _п.о. і Р _к.о. – рівні радіації на початку і в кінці опромінення (перебування­ на зараженій місцевості);

- Т – час перебування на зараженій місцевості, год.

Більш точно отриману дозу радіації можна визначити, використовуючи закон спаду рівня радіації.

Р (4.11)

Якщо люди знаходяться в захисних спорудах, будівлях, транспорті, то, щоб розрахувати отриману ними дозу радіації, необхідно дозу, яку отримали на відкритій місцевості, розділити на К_посл захисної споруди, в якій вони знаходяться:

Р (4.12)

Завдання № 9. Визначення дози радіації, отриманої людьми при подоланні місцевості.

Визначення дози радіації, отриманої людьми при подоланні місцевості, зараженої радіаційними речовинами, розраховується таким чином:

При подоланні зони зараження перпендикулярно до осі радіоактивного сліду за формулою:

, Р (4.13)

де:

- P _max – максимальний рівень радіації на маршруті руху, Р/год;

- l – довжина ділянки шляху, км;

- – середня швидкість руху, км/год;

- К _посл – коефіцієнт послаблення радіації транспортним засобом.

При подоланні зони зараження під кутом 45° до осі радіоактивного сліду доза радіації визначається за формулою:

, Р (4.14)

Для виконання відповідних розрахунків необхідно використати таблиці 7Д – 9Д.