Материал: m24447_3

109

11. Расчетно-графическая работа «Оценка уровней радиации с последующим использованием результатов измерений»

Цель работы: научиться работать с дозиметром ДП-5В, ознакомиться с анализом радиационной обстановки при катастрофической аварии на АЭС с разрушением реактора и ядерном взрыве, определить зоны радиационного заражения, определить по результатам измерений возможные дозы облучения населения, эталонные уровни радиации, а также уяснить разницу в закономерностях спада уровней радиации от ядерных взрывов и аварий на АЭС.

Общие сведения

Взрыв ядерного боеприпаса или взрыв на АЭС сопровождается образованием около 200 радионуклидов с периодом полураспада от десятых долей секунды до сотен лет. В продуктах взрыва ядерного боеприпаса больше радионуклидов с небольшим периодом полураспада и наоборот, в продуктах взрыва АЭС больше радионуклидов с длительным периодом полураспада. Спад уровней радиации при аварии на АЭС идет значительно медленнее, чем при ядерном взрыве, так как в реакторе происходит накопление долгоживущих радиоизотопов. Например, за 30 суток после аварии на АЭС уровень радиации уменьшается в 5 раз, а при ядерном взрыве - в 2000 раз. В общем случае спад уровня радиации (понятия, единицы измерения и соотношения между ними см. в приложении 6.1) описывается выражением

P = P_o t ^{- k}, (15)

где P - текущее значение уровня радиации, Р/ч;

P_о- эталонный уровень радиации (уровень через 1 ч после взрыва), Р/ч;

t - время, прошедшее от момента взрыва, ч;

k - коэффициент, равный: 1,2 - при ядерном взрыве, 0,5 - при аварии на АЭС.

По формуле 15 можно определить уровень радиации на любое заданное время или по известному (измеренному) уровню радиации и времени, прошедшему от момента взрыва, определить эталонный уровень

P_о = P t^к. (16)

Также из формулы 15 можно рассчитать время спада уровня радиации до фонового значения 0,15 мкЗв/ч (15 мкР/ч):

после ядерного взрыва t_с = 10 ^{(0,83 lg Pо + 4)}; (17)

после аварии на АЭС t_с = 10 ^{(2lgPо + 9,65)}. (18)

Определяется возможное время начала выпадения радиоактивны веществ на территории объекта:

(19)

где R - расстояние от места аварии до объекта, км; V_об. - скорость движения радиоактивного облака, м/с.

Зоны радиационного заражения

1. Зона отчуждения. К этой зоне относится местность с уровнем радиации Р > 50мР/ч (0,05Р/ч). Запрещается пребывание людей. Простирается она примерно на 30-40км от места аварии.

2. Зона отселения. Зона с уровнем радиации Р - от 20 до 50 мР/ч. Из этой зоны отселяются проживающие в ней люди.

3. Зона временного пребывания. Зона, где Р - от 5 до 20 мР/ч. В этой зоне ограничивается пребывание людей. Простирается она примерно на расстояние от 50 до 70км

4. Зона радиационного контроля. Местность, где Р - от 1 до 5 мР/ч. Устанавливается срок пребывания. Простирается зона примерно на расстояние от 70 до 100 км

Ядерные взрывы и выбросы радиоактивных веществ на атомных станциях приводят к загрязнению местности радионуклидами. Зоны радиоактивного заражения на 1 ч после аварии на АЭС располагаются согласно рис. 13. Зоны загрязнения при ядерном взрыве представляют собой эллипсы и имеют другие характеристики (рис. 14). Для разработки режимов защиты и ведения сельскохозяйственного производства зоны А, Б, В разбиты на подзоны, характеристики которых представлены в табл. 16.

Оценка радиационной обстановки

1. Степень опасности радиоактивного заражения определяется на основании данных радиационной разведки.

Средний уровень радиации за время пребывания в зоне:

(20)

где Р_н, Р_к - уровни радиации в начале входа в зону заражения и в конце, при выходе, Р/ч.

2. Полученная при этом доза Д (P) радиоактивного излучения определяется по формуле

(21)

где К_осл. - коэффициент ослабления радиации транспортом, зданием, укрытием, убежищем:

К_осл.= 5; - деревянный дом

К_осл.= 15; - каменное здание

К_осл.= 500; - ПРУ

К_осл.= 1000. - убежище 4-го класса

t_н, t_к - время входа (начала облучения) и выхода (конца облучения) из зоны заражения.

3. Допустимое время пребывания на зараженной местности t_доп.:

(22)

где Д_доп.- заданное значение допустимой дозы облучения (15 Р), Р.

Рис. 12. Карта коллективного хозяйства "Хлебный"

Рис. 13. Зоны радиоактивного заражения на 1 ч после аварии на АЭС: Г – чрезвычайно опасного, В - опасного, Б - сильного, А – умеренного, М - слабого

Рис. 14. Зоны радиоактивного загрязнения при ядерном взрыве

Таблица 16

Приборы и оборудование

1. Стенд с картой землепользований коллективного хозяйства "Хлебный".

2. Карты коллективного хозяйства "Хлебный" для индивидуального пользования (рис.12).

3. Дозиметр ДП-5В.

Стенд с картой коллективного хозяйства "Хлебный" служит для имитации радиоактивного загрязнения земель и имеет координатную сетку для фиксации контролируемых точек.

Карты хозяйства "Хлебный" предназначены для записи результатов измерений по индивидуальному заданию.

Дозиметр ДП-5В предназначен для измерения уровней гамма-излучения и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению. Кроме того, имеется возможность обнаружения бета-излучения. Прибор имеет звуковую сигнализацию для оценки интенсивности гамма-излучения. Для расширения пределов измерения дозиметр имеет 6 диапазонов с пределами от 0,05-0,5 мР/ч до 5-200 Р/ч.

Обеспечивает измерения в интервале температур от -40°С до +50°С при погружении зонда в воду на глубину до 50 см, в пыльных условиях и при дожде - 3-7 мм/мин. Основная погрешность измерения в нормальных климатических условиях не превышает ±30 % от измеряемой величины. Отсчет показаний прибора производится через 45 с после начала измерений. Прибор состоит из измерительного пульта, зонда с гибким кабелем и раздвижной удлинительной штанги. К нему также придаются наушники (для звуковой индикации) и делитель напряжения. На пульте управления расположены стрелочный указатель, переключатель диапазонов, кнопка СБРОС и тумблер ОСВ. Кнопкой СБРОС стрелку указателя устанавливают на нуль перед каждым измерением. Тумблером ОСВ включают подсветку шкалы (если необходимо). Переключатель диапазонов на нашем приборе ДП-5В установлен на диапазон 5-200 Р/ч, а ручка снята, так как в работе все измерения производятся только на этом диапазоне.

На зонде имеется подвижный экран с окном обнаружения -излучения; при измерениях окно экрана совмещается с неподвижным окном в зонде.

Порядок работы с дозиметром ДП-5В

Измерение -излучения. Установите индекс Г подвижного экрана против неподвижного окна в зонде. Включите прибор, установите зонд на расстоянии 1-1,5 см от контролируемой поверхности (для этого на зонде есть опорные выступы) и примерно через 45 с нажмите и отпустите кнопку СБРОС. Дальше фиксируйте показания прибора не чаще чем через 45 с.

Обнаружение -излучений. Поверните подвижный экран и установите индекс Б против неподвижного окна в зонде. В этом положении измеряется мощность дозы суммарного --излучения. Включите прибор. Увеличение показаний прибора по сравнению с -измерением показывает на наличие -излучения.

Задания

1. Считать, что радиоактивные осадки выпали от взрыва: а) на АЭС; б) ядерного боеприпаса. В связи с этим для двух случаев:

1) измерить дозиметром ДП-5В уровни радиации на карте коллективного хозяйства "Хлебный" стенда по варианту таблицы 17, результаты нанести на индивидуальные карты; определить зоны загрязнения;

2) определить эталонные уровни радиации в точках измерения, если результаты получены сразу после входа в зону, а начало аварии - в 12⁰⁰ ч.;

3) рассчитать время спада уровня радиации от максимального значения, полученного при измерениях, до фонового 15 мкР/ч;

4) рассчитать по эталонному уровню кривые спада уровней радиации до фонового значения; построить графики и сравнить интенсивность их протекания.

Таблица 17. Исходные данные

Продолжение таблицы 17