Практическое занятие № 16. 1 Гр/с = 1 Дж/(кг*с) = 100 рад/с.Тема: Оценка радиационной обстановки при авариях на радиационно-опасных объектах. Цель: изучить единицы измерения радиоактивности, устройство и принцип работы АЭС, научиться оценивать радиационную обстановку. Вопросы: 1. Радиационно-опасные объекты. Принцип действия АЭС. 2. Единицы измерения радиоактивности. 3.Оценка радиационной обстановки при авариях на АЭС и радиационно-опасных объектах.
Сфера применения радиоактивных процессов обширна. Радиоизотопы применяются в медицине для лечения злокачественных новообразований, для диагностики ряда заболеваний и исследования функционального состояния организма, холодной стерилизации перевязочных материалов и лекарственных препаратов. В промышленности с помощью радиоизотопов ведется контроль технологических процессов, определение структуры сплавов, исследование процесса износа узлов и деталей машин, контроль качества продукции. Радиоизотопы используются в сельском хозяйстве для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, дезинфекции зерна, выведения новых сортов растений. Жизнедеятельность человечества во все времена происходила на фоне естественных радиоактивных процессов. Радиоактивные изотопы находятся в воде, пище, окружающей среде и даже в самих живых организмах, которые в процессе эволюции стойко адаптировались к этим явлениям. Однако применение и испытание ядерного оружия, функционирование ядерных энергоисточников и, особенно, аварии на них привели к появлению регионов с опасной для здоровья радиационной обстановкой. Примером подобной катастрофы прошлого века стала авария на Чернобыльской АЭС. В результате аварии реактора произошел выброс 63 кг радионуклидов, что соответствует 3, 5% радионуклидов в реакторе на момент аварии. Выброс радиоизотопов оказался эквивалентным действию 85 атомных бомб мощностью по 20 Кт, т.е. 20 «Хиросим». Радиоактивному загрязнению было подвергнуто более 10000 км2 местности. Огромные территории населенных пунктов стали непригодными для проживания в течение многих десятилетий. К радиационно-опасным объектам (РОО) относят атомные электростанции (АЭС), атомные станции теплоснабжения (АСТ), атомные теплоцентрали, предприятия радиохимической промышленности, объекты по переработке и захоронению радиоактивных отходов и др. При авариях на РОО в СНГ в зоне возможного радиоактивного заражения окажется территория с населением 60 млн. человек. Объекты атомной энергетики относятся к наиболее радиационно-опасным объектам. Для выработки электроэнергии в СНГ используют два типа ядерных энергетических реакторов (ЯЭР): ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор мощностью 440 и 1000 МВт; РБМК – реактор большой многоканальной мощности (1000 и 1500 МВт). Источник получения электроэнергии – управляемая реакция деления урана-235.
Рис.16.1 Принципиальная схема АЭС Рассмотрим основные принципы работы АЭС. Источником энергии является атомный реактор 1, снабженный экраном биологической защиты (бетон, сталь, полиэтилен, вода). В качестве замедлителя нейтронов в ЯЭР используются графитовые стержни 2 (реактор РБМК) или тяжелая вода (ВВЭР). Тепловая энергия, вырабатываемая реактором, передается через теплоноситель (расплав калия) парогенератору 3, в котором теплоноситель отдает тепло воде, превращая ее в пар. Перегретый пар вращает турбину 4, к которой присоединен генератор переменного тока 5. Обработанный пар поступает из генератора в конденсатор 6, а затем при помощи циркулярного насоса 7 обратно в парогенератор. Регулирование процесса осуществляется при помощи управляемых стержней 8. Количество радиоактивного вещества оценивается его активностью (А). Активность радиоактивного вещества – это число радиоактивных распадов ядер атомов в единицу времени. Системной единицей активности является Беккерель (Бк): 1 Бк – 1 распад в секунду – 2.7*10-11 Кu. Внесистемной единицей активности является Кюри (Кu). Кюри – это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в 1 секунду: 1 Ки = 3.7*10 распадов в секунду = 3.7*1010 Бк. Активность вещества, отнесенная к единице массы или объема, называется удельной активностью и выражается в Бк/кг, Бк/м3, Ки/кг, Ки/л. Активность вещества, отнесенная к единице поверхности, называется плотностью заражения и выражается в Бк/см2, Ки/км2. Ионизирующая (разрушающая) способность радиоактивных излучений характеризуется дозой – энергией, передаваемой излучением облучаемой массе вещества. Различают экспозиционную (Дэксп) и поглощенную дозы излучения (Д0). Экспозиционная доза излучения – это количественная характеристика гамма-излучения, выражаемая суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг). Кулон на килограмм – это экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд 1 Кл электричества каждого знака. 1 Кл/кг = 3876 Р. Внесистемной единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является Рентген (Р). Рентген – это доза гамма-излучения, при котором в 1 см3 сухого воздуха при 0 градусов и 760 мм рт. ст. образуется 2 миллиарда пар ионов, каждый из которых несет заряд равный заряду электрона.
Производные Рентгена: мР = 10-3 Р (миллиРентген); мкР = 10-6 Р (микроРентген); 1 Кu/км2 = 10 мкР/час. Дозе 1 Рентген соответствует поглощение 1 граммом воздуха 83 эргов энергии, а 1 граммом биологической ткани – 93 эргов. Мощность экспозиционной дозы – это экспозиционная доза излучения, отнесенная к единице времени. Единица измерения (Дэксп) в системе СИ является кулон на килограмм в секунду: 1 Кл/(кг*с) = 3876 Р/с. Несистемной единицей мощности (Дэксп) является Рентген в час, Рентген в секунду: 1 Р/ч = 7, 16*10-8 Кл/(кг/с). Мощность экспозиционной дозы, измеренная на расстоянии 1 метр от поверхности зараженного объекта, называется уровнем радиации. Для характеристики воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты введено понятие поглощенная доза (Д). Поглощенная доза – это энергия любого вида излучений, поглощенная 1 граммом вещества. Единицей поглощенной дозы в системе СИ является Грей (Гр). Грей – поглощенная доза излучения, при которой вещество массой в 1 кг передается 1 Дж энергии: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 10000 эргов. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. Рад – поглощенная доза, при которой в вещество массой в 1 грамм передается 100 эргов энергии ионизирующего излучения: 1 рад = 100 эрг/г = 0, 01 Гр. Производные рада: 1 миллирад (мрад) = 10-3 рад; 1 микрорад (мкрад) = 10-6 рад. Мощность поглощенной дозы – поглощенная доза в единицу времени. Единица мощности поглощенной дозы в системе СИ – это Грей в секунду: 1 Гр/с = 1 Дж/(кг*с) = 100 рад/с. Единица мощности поглощенной дозы несистемная – рад в секунду: 1 рад/с = 0, 01 Дж/(кг*с) = 0, 01 Гр/с. Разные поглощенные дозы различных по составу излучений производят различный биологический эффект, т.е. поражают живой организм в различной степени. Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой дозой различных видов излучений, используют понятия относительной биологической эффективности (ОБЭ). ОБЭ излучения – отношение поглощенной дозы рентгеновского излучения, вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе данного вида излучения, вызывающей тот же биологический эффект. Определенное значение ОБЭ для контроля степени радиоактивности при хроническом облучении называется коэффициентом качества (К). Бета-частицы и гамма-кванты имеют коэффициент качества, равный единице, а значение К у альфа лучей равно 20. Произведение поглощенной дозы (Д) на коэффициент качества (К) называется эквивалентной дозой ионизирующего излучения (Н): Н = Д*К. Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является Зиверт (Зв). Зиверт – это эквивалентная доза любого вида излучений, поглощенная 1 килограммом биологической ткани, создающая такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Грей гамма-излучения:
Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр. Бэр – поглощенная доза любого вида излучений, которая при хроническом облучении вызывает такой же биологический эффект, что и 1 рад рентгеновского или гамма-излучения:
|
.
.
