Инженерные решения по результатам расчета 3 страница

Найденную величину Д_å сравнивают с Д_уст . При Д_å > Д_уст необходимо проанализировать составляющие Д_å и выделить те из них, которые дают наибольший вклад в Д_å. Затем предус­мотреть меры по их снижению (например, сокращение времени облучения или увеличение коэффициента К_о для соответствующих условий.

Примечание. При определении Д_отк и Д_кр величину Р_ср при­нимают наибольшей, т.е. равной величине на начало выпадения осадков.

Пример 4. Вычислить Д_å, сравнить ее с Д_уст = 2 бэр и предус­мотреть меры по снижению составляющих Д_å. Известно: P_сp = 0,425 рад/ч на рабочем месте, продолжительность смены 8 ч и коэффициент ослабления (защиты) К_о = 10; L _o = 30 км; на открытой местности Р_отк = 0,56 рад/ч люди находятся 2 ч при К_о = 1; переезд к работе и с работы занимает 2 ч при К_о = 2 с Р_кр = 0,56 рад/ч и P_сp = 0,29 рад/ч; время отдыха 12 ч при К_о = 20 с P_сp = 0,29 рад/ч до Р_1сут = 0,13 рад/ч.

Решение. 1. Определяем по формуле (10.10) все составляю­щие Д_å/см. формулу (10.9)/:

Наибольший вклад в Д_å вносит Д_отк, Д_о и Д_пер. Лучшим ре­шением является уменьшение времени нахождения на открытой местности до 0,5 ч (а 1,5 ч перенести в зону отдыха) и пере­езда на транспорте к работе и с работы до 1 ч (а I ч пере­нести в зону отдыха). Величину Д_о нельзя уменьшить, так как она зависит от удаления ОЭ от АЭС.

4. С учетом принятых изменений пересчитываем Д_отк , Д_пер и Д_отд получаем

Д_å = 0,28 + 0.34 + 1 + 0,212 + 0,152 = 1,984 <Д_уст = 2 бэр.

13. По величине Д_å определяют радиационные потери (РП) людей на ОЭ и распределение их по времени (табл. 10.8), если Д_å > 100 рад или бэр. Если Д_å>50 бэр, то определяют по табл. 10.9 групповую трудоспособность структурного подразде­ления (цеха, службы, отдела или участка) ОЭ.

Примечания: Подразделения с ограниченной трудоспособностью, I или II степени сохраняют трудоспособность; III степени - теря­ют трудоспособность до 50...60%.

14. Подбирают РРЗ как для работающих, так и для населения, находящегося в условиях радиоактивного заражения местности.

Безопасным РРЗ считается такой режим, когда облучение лю­дей не выше суточно установленной дозы Д_уст. Он характеризу­ется коэффициентом безопасной защищенности С_б, определяемым по формуле

С_б =Д_сут / Д_уст , (10.11)

где Д_сут – доза радиации, накапливаемая на открытой местнос­ти за сутки, бэр (в нашем случав Д_сут для населения и Д для работающих ОЭ); Дуст - установленная доза нормами радиа­ционной безопасности (НРБ-96) для выполнения аварийных ра­бот, бэр.

Величина Д_уст имеет не только организационный характер, но и экономический, так как оплата труда зависит от расстоя­ния до места аварии. Коэффициент С_б показывает во сколько раз должна быть уменьшена фактическая доза радиации над Д_уст.

Для установления безопасного режима работы на ОЭ (при медленном спаде уровня радиации) вычисляют суточный коэффи­циент защищенности С по формуле

где Т_i – продолжительность пребывания работающих на открытой местности в защитных сооружениях, зданиях, машинах и т.д. в течение суток, ч; К_о – коэффициент ослабления в этих услови­ях.

Величина С показывает во сколько раз доза облучения, по­лученная людьми при данном режиме, меньше дозы, которую они получили бы за то же время на открытой местности.

Если выполнено условие С ³ С_б то радиационная безопас­ность (РБ) обеспечивается. Если нет, то режим РБ корректиру­ется за счет повышения К_о и уменьшения времени нахождения в условиях худшей защищенности.

Пример 5. Вычислить коэффициенты C_б и С по формулам (10.11 и 10.12) с использованием данных примера 4 при Д _сут = 13,7 бэр.

Решение. 1. Определяем по формуле (10.11):

для населения

С_б = 13,70/2 = 6,85;

для персонала ОЭ

С_б = 3,011/2 = 1,5;

а с учетом пересчета для персонала ОЭ

С_б = 1,984/2 = 0.992.

2. Определяем по формуле (10.12) для персонала ОЭ

а с учетом уменьшения времени на открытой местности и переез­да на транспорте к работе и с работы

3, Сравниваем полученные коэффициенты для персонала ОЭ С > С_б, т.е. при 5,45 < 6,85 не обеспечивается радиационная безопасность, а при С’ > С_б, т.е. при 9,50 > 6,85 последняя обеспечена для пер­сонала ОЭ за счет уменьшения времени нахождения в худших ус­ловиях.

15. Определяют максимально допустимое время работы персо­нала ОЭ Т_р, ч, для случая С > С_б при Д_уст путем решения системы уравнений

Т_р + Т_о = 24 и Т_р/К_р + Т_о/К_о = 24/С (10.13)

Вахтовый метод работы – это круглосуточная работа ОЭ в 4смены. Две смены работают на ОЭ непрерывно в течение 3,5 су­ток. При этом каждая смена работает 6 ч и 6 ч отдыхает в за­щитных сооружениях (ЗC). Через 3,5 суток эти смены убывают для отдыха на незараженную местность, а на вахту заступают очередные две смены, прибывшие с незараженной местности.

16. Определение РРЗ как работающих ОНХ, так и населения осуществляют также табличным методом для зон РЗ тида A’ и A. Для этого по величине Р₁, определенной выше в пункте 8, вы­бирают k_р и К_о и по табл. 10.10 устанавливают РРЗ для рабо­тающих ОЭ, а по табл. 10.11 – РРЗ для населения.

Типовые РРЗ рассчитаны на максимальную дозу облучения в 10 бэр/год и уровень радиации на 1 ч, указанный в табл. 10.10 и 10.11. Если Р_1ч превышает значение, указанное в этих табли­цах, то: 1) целесообразно прервать работы на ОНХ; 2) заменить.всех работающих или эвакуировать их в зону отдыха; 3) в ис­ключительных случаях для работающих может быть увеличена го­довая аварийная доза до 25 бэр.

Примечания к табл. 10.10: 1. k_о = К_осл зданий; 2. К_р = К_осл цеха и К_о = К_осв противорадиационного устройства (ПРУ).

Таловые РРЗ рассчитаны на максимальную дозу облучения в 10 бэр/год и уровень радиации на 1 ч, указанный в табл. 10.10 к 10.11. Если P_1ч превышает значение, указанное в этих таб­лицах, то: 1) целесообразно прервать работы на ОЭ; 2) заменить всех работающих или эвакуировать их в зону отдыха; 3) в исключительных случаях для работающих может быть увеличена годовая аварийная доза до 25 бэр.

В конце прогноза дают итоговый вывод, руководствуясь указа­ниями подразделов 10.3 и 10.4.

Таблица 10.11. Типовые РРЗ населения в условиях радиоактивного заражения местности

10.2. Задание на прогнозирование

Задание № 10.2.1. Спрогнозировать по исходным данным, при­веденным в табл. 10.12, возможные зоны РЗ местности и ВП че­ловека на случай аварии на АЭС (разрушение реактора РБМК-1000 с выбросом продуктов деления А_к = 10% и V₁₀ = 5 м/с), оценить обстановку на ОЭ с рабочим поселком (или в городе Н-ск) и осуществить выбор режима радиационной защиты (РРЗ) работающих ОЭ и населения поселка (или города Н-ск). Представить итоговый вывод с инженерными решениями на случай аварии на АЭС.

10.3. Указания по выполнению задания и анализу результатов прогноза

Ознакомившись с содержанием данного раздела и особенно с заданием № 10.2.1 и таблицей 5,2 учебного пособия [ 3 ], студент в строгом соответствии c методикой прогнозирования (см. подраздел 10.1) по своим исходным данным рассчитывает возможные зоны РЗ и ВП и другие параметры по формулам (10.1...10.14), Затем он по величине Д_{¥ внутр} выбирает метод защиты людей от внутреннего поражения. Если Д_{¥ внутр} ³ 5 бэр, то необходимо применять йодную профилактику. Она состоит в приеме йодного калия (в таблетках или в порошке) с обязатель­ным запиванием водой, киселем, сладким чаем или соком. Мак­симальный защитный эффект при этом достигается только при введении йодного калия до начала или в момент поступления, в организм радиоактивного йода. В этом случае доза облучения щитовидной железы снижается в 90...100 раз. При приеме йод­ного калия даже через 2 ч после начала воздействия радиоак­тивного йода доза внутреннего облучения снижается в 10 раз, а через 6 ч – в 2 раза. Поэтому в плане мероприятий на случай аварии на АЭС в первую очередь предусматривают йодную профи­лактику, т.е. выдачу медработниками ОЭ (поселка) йодного ка­лия работающим и населению до времени t_вып. Однократный прием его обеспечивает защитный эффект в течении 24 ч. В связи с этим йодный калий рекомендуется принимать 1 раз в день по 0,125 г всем взрослым людям и детям в возрасте от 2 лет и старше; по 0,04 г детям в возрасте до 2 лет и беремен­ным женщинам. Йодный калий следует принимать в течение до 7 суток взрослым людям и не более 3 дней детям до 2 лет. К этой профилактике у некоторых людей могут быть противопоказания и даже побочные эффекты. В этом случае следует обращаться в медицинские учреждения (поликлинику, больницу, здравпункт). В РФ йодный калий хранится в медучреждениях, расположенных в радиусе 30 км вокруг действующих АЭС.

После установления необходимости (или нецелесообразности) применения йодной профилактики студент анализирует результаты

прогноза в направлениях: 3.) в какую зону РЗ и. ВП попал рассматриваемый ОЭ с поселком, возможные уровни радиации на мо­мент выпадения радиоактивных осадков и за первые сутки на открытой местности и в помещении ОЭ и нужен или нет РРЗ для работающих и населения; 2) возможные РП людей и степень тру­доспособности структурного подразделения ОЭ; 3) выбранный РРЗ для работающих ОЭ его конкретные характеристики; 4) принятый РРЗ населения и его конкретные характеристики; 5) рассчитанный дозовый критерий Д₁₀сут и принятые решения по защите взрослых людей, детей и беременных женщин. При этом указывают в каком объеме они должны выполняться (в полном или частичном) и почему.

10.4. Инженерные решения по результатам прогнозирования

Анализ, проведенный студентом, позволит быстро и четко подготовить итоговый вывод с принятыми им инженерными реше­ниями. Структура такого вывода приведена в краткой форме в конце подраздела 10.3. Однако его подготовка у студентов вызывает иногда определенные затруднения. Поэтому рекомендуется им воспользоваться образцом такого вывода.

Образец итогового вывода: 1. ОЭ с поселком в результате 1 аварии на АЭС может попасть (см. рис. 10 Л) в зону А (зона умеренного заражения) по РЗ, а по ВП - в зону Д (зона опас­ного внутреннего поражения). При этом уровень радиации к мо­менту выпадания радиоактивных осадков (через 2,8 ч с момента аварии) составит Р_2,8 = 0,56 рад/ч, что значительно превыша­ет естественный радиационный фон, равный 12 мкР/ч или 1,2·10 рад/ч. Прогнозируемая доза за первые сутки на от­крытой местности и в помещениях ОЭ может составить соответ­ственно Д₁сут=13,70 бэр и Д_∑= 2,43 бэра, что больше Дуст = 2 бэра. Следовательно, требуется подобрать и соблюдать со­ответствующий РРЗ для персонала ОЭ и населения а поселке.

2. Радиационные поражения людей не ожидаются (ом. табл. 10.8), так как Д₁сут = 13,70 бэр и Д_∑=2,43 бэр меньше 100 рад. К тому же работающие сохраняют трудоспособность полностью (ом. 1 табл. 10.9), поскольку прогнозируемая доза меньше 50 бэр.

3. РРЗ для работающих ОЭ следует назначить 6-7 с общей продолжительностью в течение 360 суток. При этом последовательность соблюдения режима такова: не менее 4 ч укрытие в ЗС или герметизированных помещениях во время отдыха, а работа организуется вахтовым методом в течение 360 суток. Это зна­чит, что ОЭ работает круглосуточно в 4 смены непрерывно в течение 3,5 суток. Его обслуживают 2 смены поочередно: одна работает 6 часов в цехах, а вторая отдыхает 6 часов в ЗС данного ОЭ. После 3,5 суток они убывают для отдыха в незаpaженную местность, а их сменяют очередные 2 смены,прибывшие из незараженной местности.

4. РРЗ населения поселка не предусматривается (см. табл. 10.11), тек какР₁ = 0,93 рад/ч больше 0,2 и 0,3 рад/ч, указанных в табл. 10.11 для населения, проживающего з каменных одно- и многоэтажных домах. Поэтому население следует эвакуировать в незараженную местность, где находятся работающие на ОЭ вахтовым методом.

5. Рассчитанный дозовый критерий для принятия решения о защи­те составил Д₁₀сут = 23,84 бэр, что выше верхнего уровня, указанного в табл. 10.6 за исключением для взрослых людей. Поэтому в качестве защитных мер следует применить укрытие всех людей в ЗС и защиту органов дыхания, а с учетом действия радиоактивных осадков на отдельные органы человека - и йодную профилактику всех людей ОЭ и поселка до подхода радиоактивного облака, дозировка йодного калия следующая: 1 раз в день по 0,125 г всем взрослым людям и детям в возрасте от 2 лет и старше в течение 7 суток; I раз в день по 0,04 г детям в возрасте до 2 лет и беременным женщинам в течение 3 су­ток. В дальнейшем следует предусмотреть эвакуацию детей и беременных женщин (в первую очередь), а затем - и всех взрослых людей, неработающих на ОЭ вахтовым методом.

Такой итоговый вывод позволит в дальнейшем детализировать отдельные решения в направлении обеспечения требуемого уров­ня экологической безопасности как персонала ОЭ, так и насе­ления поселка данного объекта.

II. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОДЯ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ И ЗАЩИТЫ ОТ ЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

11.1. Методика расчета

Схема основных характеристик электромагнитного поля (ЭМП), создаваемого радиолокационной станцией (РЛС), представлена на рис. 11.1.

На рис. 11.1 показаны следующие основные характеристики ЭМП: 1) угол места РЛС - α, т.е. угол, град., между линией горизонта и направлением основного луча РЛС; 2) угол β - угол, град., между направлением главного луча и направлени­ем от источника ЭМП к расчетной точке; 3) высота, м, антенны над поверхностью земли – h_z, представляющая собой сумму вы­сот РЛС - ∆H и самой антанны –h_a; 4) превышение, м, оси главного луча над расчетной точкой - а 5) линейный размер, м, луча в вертикальной плоскости – q.

В соответствии с литературой [16] устанавливается следу­ющий порядок расчета:

I. Для РЛС, работающих в импульсном режиме, находят среднюю мощность Рср, кВт, по формуле

где Ри - импульсная мощность РЛС, кВт; τ - длительность им­пульса, мкс; f - частота повторения импульсов, Гц.

2. Определяют максимальную интенсивность ЗМП J^aw, мкВт/ом^, по оси главного луча для расчетной точки, находящейся на удалении "'/, м, по формуле

где G - коэффициент усиления антенны.

3. Находят ℊ_i, м, по формуле

где Θо=2 Θo,s; Θo,s - ширина диаграммы направленности по ее половинной мощности, град. (приводится в паспорте РЛС).

4. Определяют угол β, град., по формуле

где а. - расстояние от расчетной точки до оси главного луча по вертикали, м.

5. Находят величину а, м, по формуле

где h_z. =∆Н + h_а (приведены в исходных данных), а l опре­деляют по формуле

α - угол места РЛС, задаваемый в исходных данных, град.

6. По угловому отклонению jb, град.» находят значения пара­метра c по формуле:

где К - волновое число, равное 2П/l; l - длина волны, м;

L - половина раскрыва антенны (приводится в исходных дан­ных), м.

7. По полученным значениям c в табл. 11.1 находят у, т.е. отношение интенсивности ЭМП в расчетной точке к Умакс. Ум­ножая значения Умакс на у, получают величину интенсивности ЭМП в расчетной точке.

8. Полученные значения интенсивности ЭМП в заданных точках сравнивают с нормативами ПДУ (ПДУ = 5 мкВт/см²). При превы­шении ПДУ определяют требуемую кратность ослабления (делением У реального на ПДУ) и обосновывают необходимые инженер­ные решения для снижения интенсивности ЭЛЛ в соответствий с подразделом 11.4.

Для расчета требуемого увеличения высоты антенны ∆h_аугла места станций ∆α по параметру c (необходимое) из табл.11.1 по формуле (11.8) находят такой угол места β_н, град., РЛС, который обеспечивает снижение интенсивности из­лучения в расчетной точке до нормативного уровня.

Затем по формуле (11.9) определяют необходимую высоту подъе­ма антенны РЛС

а по формуле (11.10) - требуемое изменение угла места антенны

Кроме того, на позициях РЛС могут устанавливаться зоны «строгого режима» и «ограничения».

Границу зоны «строгого режима» Rс.р. вычисляют по формуле:

где ПДУ_макс – максимально допустимая интенсивность ЭМП, равная 1000 мкВт/см².

Границу зоны «ограничение» Rогр, м, определяют по формуле:

где ПДУ = 5 мкВт/см².

11.2. Задание на расчет

Задание•№ 11.2.1. Определить по исходным данным табл. 11.2 интенсивность ЭМП на всех этажах трехэтажного жилого дома (расчетные точки на высоте от земли 1,5 для первого этажа, 4м- для второго, 6,5 м - для третьего), расположенного на удалении R от РЛС на ровной местности и размещенного на од­ном уровне с основанием насыпи РЛС. Высота РЛС с насыпью ∆Н = 4 м, высота и раскрыв антенны по 3 м. РЛС работает в импульсном режиме, с мощностью импульса Р_н, кВт, его дли­тельностью τ = З мкс и частотой f = 400 Гц, коэффициент уси­ления антенны G = 20000, Θ₀₅ = 4°. Выбрать и обосновать способ защиты от ЭМП.

11.3. Методические указания по выполнению задания и анализу результатов расчета

Перед выполнением задания студент изучает электромагнитные загрязнения в учебном пособий [3], подраздел 5.7.3. Затем по формулам (11.1...11.7) подраздела 11.1 он проводит расчеты, строго соблюдая размерность заданных и рассчитывае­мых параметров. Определение величины угла β проводят с точ­ностью до 1^`, значения синуса угла берут из таблицы тригоно­метрических функций. При выполнении задания студент делает чертеж, на котором обозначает взаимное расположе­ние РЛС и расчетной точки, угол места РЛС, угол между на­правлениями главного луча и расчетными точками – угол β, а также рекомендуемые средства защиты, определенные в соответ­ствии с требованиями подраздела 11.4.

11.4. Инженерные решения по результатам расчетов

При выполнении данного подраздела студент выбирает сред­ства защиты (по данным подраздела 5.7.3 учебного пособия [3]). Вначале он находит требуемые кратности ослабления (п. 8 подраздела 11.1). Затем рассчитывает требуемую для этих целей ширину лесополос (снижение интенсивности ЭМП на 0,3 дБ на каждый метр ширины лесопосадок), требуемое повышение вы­соты антенны 4 ∆hа и изменение угла направленности ∆α (высота насыпи с антенной не должна быть больше 10 м, угол наклона не должен превышать 3°).При невозможности обеспечения данными средствами требуемого снижения интенсивности ЭМП применяется облицовка стен жилых зданий специальными материалами и остекление оконных проемов стеклом, покрытым двуокисью олова (снижение интенсивности на 20 дБ) и т.д. [16].

В заключении студент приводит основные результаты расче­тов - интенсивность излучения в расчетных точках и Умакс, ширину диаграммы направленности на заданном удалении от РЛС, среднюю мощность РЛС, а также рекомендуемые средства защиты.

12. РАСЧЕТЫ ПЛАТЫ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДИ

12.1. Методики расчетов

Одним из составляющих экономического механизма природо­пользования в РФ с 01.01.93г. является расчет платы за заг­рязнения атмосферы и гидросферы, размещение отходов производства и другие виды (вибрация, шум, электромагнитные, ра­диационные, тепловые и т.п.) вредного воздействия на окружа­ющую природную среду (ОПС). Его проводят все юридические ли­ца с количеством работающих более 3 чел. В Тверской области действует две методики общего расчета платы за загрязнения ОПС: I) для крупных предприятий, АО и фирм, имеющих экологи­ческий паспорт с утвержденными ПДВ, BСB, ПДС, ОДУ и т.п.;

2) для малых предприятий, организаций и учреждений, не имею­щих экологического паспорта [3].

Методика общего расчета платы за загрязнения ОПС для крупных предприятий, АО и фирм (первая методика) предусматривает выполнение четырех специфических расчетов: I) за выбро­сы 3В в атмосферный воздух; 2) за выбросы 3В в водные объек­ты; 3) за размещение отходов на выделенных территориях (по­лигонах) и 4) за другие вредные воздействия (например, теп­ловые загрязнения водных объектов) на ОПС. Ниже рассмотрим методики этих расчетов более подробно в деноминированных рублях (сокращенно в рублях).

I. Методика расчета суммарной платы за выбросы 3В в ат­мосферный воздух следующая:

1.1. Определяют основную плату, руб, по формулам:

1.1.1. При выбросах до ПДВ, т.е. М_i ≤ ПДВ_i

1.1.2. При выбросах до ВСВ, т.е. М_i ≤ ВСВ_i = М_лi или М_i – ПДВ_i ≤ ВСВ_i = М_лi

1.1.3. При сверхлимитных выбросах, т.е. М_i – ВCВ_i = Мcвi или М_i = Мсвi, когда нет разрешенных ни ПДВ,ни ВСВ