Примеры задач

 

Характеристика на границах	Зона Г	Зона В	Зона Б	Зона А
внеш- няя	внутрен-няя	внеш- няя	внутрен- няя	внеш- няя	внутрен- няя	внеш- няя
Доза облучения за период до полного распада РВ, Д ∞;, рад
Уровень радиации через 1 ч после взрыва, Р/ч

 

Внутри зоны Г величины Д∞ и уровни радиации будут еще выше.

Таким образом, в первые часы связь между Д∞ и уровнем радиации Pt выражается простой формулой: Д∞ = 5 Pt, откуда Р_1ч = Д∞ / 5, Р_2ч = Д∞ / 5 ∙ 2, Р_3ч = Д∞ / 5 ∙ 3 и т.д.

Как уже известно, уровень радиации на местности, зараженной продуктами ядерного взрыва, снижается за счет распада короткоживущих радионуклидов. Это снижение идет по формуле:

P_t = P_1ч ∙ t^-1,2, где P_t – уровень радиации на любое заданное время t, Р_1ч – эталонный уровень радиации через 1 ч после взрыва, t – время в часах. Из этой формулы вытекает правило: при семикратном увеличении времени после взрыва уровень радиации снижается в 10 раз. Наибольшее снижение радиации происходит в первые часы и сутки, в это же время отмечается наибольшее облучение людей. В последующем, после снижения уровня радиации, интенсивность облучения снижается.

Считают, что за 6 ч после взрыва доза облучения людей составит 30% от Д ∞;, за сутки – 50%. Таким образом за первые сутки незащищенные люди могут получить облучение: в зоне А – от 0,2 до 2 Гр (лучевая болезнь I степени), в зоне Б – от 2 до 6 Гр (лучевая болезнь II – III степени), в зоне В – от 6 до 20 Гр (лучевая болезнь IV степени), в зоне Г – от 20 до 100 Гр (кишечная, токсемическая или церебральная формы лучевой болезни). В зоне Г трудно найти спасение от тяжелой или смертельной лучевой болезни.

Прогнозирование радиационной обстановки и нанесение на карту зон радиоактивного заражения будет производиться специальными органами и наблюдательными постами с помощью специальной электронной аппаратуры и ЭВМ.

Приведем простейший пример нанесения радиационной обстановки:

Исходными данными для прогнозирования радиационной обстановки являются определенные точки центра взрыва, мощности взрыва, а также направление и скорость ветра (на высоте до 10 км).

Мощность взрыва приблизительно можно определить по размерам грибовидного облака и высоте его подъема по таблице:

 

Зависимость высоты подъема и размеров грибовидного облака от мощности взрыва

Мощность взрыва, тыс. тонн	Высота подъема, км	Размеры облака, км
горизонтальный	высота
	3,5	2,0	1,3
	5,0	3,0	1,6
	7,0	4,0	2,0
	10,5	6,0	3,5
	12,2	10,0	4,5
	17,0	18,0	7,0
	19,0	22,0	8,5
	24,0	34,0	12,0

Скорость среднего ветра определяют в км/ч, а направление его принято обозначать градусами: северный ветер – 0° (или 360°), восточный – 90°, южный – 180°, западный – 270°:

	00 ↓
2700 →		← 900
	↑ 1800

Примерные размеры зон радиоактивного заражения при скорости среднего ветра 25 км/ч приведены в таблице:

Мощность взрыва тыс. тонн	Размеры зон заражения, км.
А	Б	В	Г
	15 / 2,5	5,3 / 1,0	2,7 / 0,6	1,2 / 0,2
	43 / 5,7	17 / 2,5	9,9 / 1,5	4,9 / 0,8
	5,8 / 7,2	24 / 3,3	14 / 1,9	6,8 / 1,1
	87 / 9,9	36 / 4,7	23 / 3,0	12 / 1,7
	116 / 12,6	49 / 6,1	31 / 9,0	18 / 2,2
	170 / 18	60 / 8	40 / 6
	250 / 22	90 / 12	60 / 8

 

На карту наносят сначала центр ядерного взрыва виде точки с кругом с указанием вида, мощности и времени взрыва. От этой точки строго по азимуту ветра (в сторону, куда дует ветер) проводят ось следа и две боковые линии границ предполагаемого следа под углом 20° к оси следа. После этого по специальным таблицам находят размеры зон А, Б, В, Г в зависимости от мощности и вида взрыва и скорости среднего ветра (при скорости ветра 25 км/ч размеры указаны в таблице). По оси следа отмечают длины зон и циркулем обводят дальние границы зон, затем боковые границы с учетом масштаба карты. Фактически размеры зараженной территории уточняются на основании данных радиационной разведки (может изменяться направление ветра, боковые прямые линии предполагают возможный разброс РВ),

Затем приступают к вычислениям, используя данные прогнозирования и фактические данные радиационной разведки (прибором ДП-5В).

Расчеты и выводы из оценки радиационной обстановки. Начало выпадения радиоактивных осадков определяется по формуле

t₀ = R / v, где: R – расстояние до центра взрыва, v – средняя скорость ветра в км/ч. Заранее, за 40-60 мин до подхода грибовидного облака и начала выпадения осадков, в подразделениях (населенных пунктах) объявляется сигнал оповещения «Радиационная опасность» и заблаговременно принимаются меры защиты: используются укрытия и убежища, укрываются продовольствие и другое имущество (личный состав принимает радиозащитное средство цистамин из индивидуальной аптечки). В случае предполагаемого попадания в зону Г или В желательно принять меры по передислокации с этой местности.

Надежным средством защиты от гамма-радиации служат различные укрытия и убежища, поглощающие и ослабляющие облучение.

Средние значения коэффициентов защиты от гамма-облучений (Кз) приводятся ниже.

Наименование укрытий и других средств	Коэффициент защиты
Щели, траншеи, окопы
Щели, траншеи, окопы после дезактивации
Перекрытые щели
Убежища
Здания деревянные
Жилые каменные дома
– одноэтажные
– второй этаж
– третий этаж
– многоэтажные	50-70
Подвалы жилых каменных домов
– одноэтажного
– двухэтажного
– многоэтажного
Автомобиль
Бронетранспортер закрытого типа
Танк

 

Для расчетов доз облучения необходимо также знать коэффициенты снижения уровня радиации на местности во времени.

 

Коэффициенты снижения уровня радиации во времени (K_t)

Время после ядерного взрыва	0,5	ч	ч	ч	ч	ч	ч	сут.	сут.	сут	сут	сут	сут	100 сут
Kt	2,4		0,44	0,27	0,15	0,1	0,05	0,02	0,01	0,004	0,002	0,001	0,0004	0,0001

За эталонный уровень принят уровень радиации через 1 ч после взрыва (P_t), Уровень радиации на любое время (t) после взрыва можно определить по специальным таблицам или приблизительно вычислить по формуле:

Р_t = Р₁ ∙ К_t, а Р₁ = Р_t / К_t, где P_t – уровень радиации на время t, P₁ – уровень радиации через 1ч после взрыва, K_t – коэффициент снижения уровня радиации на время t. (по таблице: Коэффициент снижения уровня радиации во времени)

Дозу облучения за определенное время с учетом снижения уровня радиации можно определить по таблицам или примерно вычислить по формуле:

Д = (Р_н + Р_к) ∙ t / 2,или Д = Р_ср. ∙ t, где Р_н - – уровень радиации в момент начала облучения, Р_к – уровень радиации в момент окончания облучения, то есть доза облученияравна произведению среднего уровня радиации Р_ср. на время облучения (такие вычисления можно сделать на сравнительно короткие промежутки времени, когда уровни радиации в начале и конце облучения отличаются на сравнительно небольшие величины). В случае использования укрытий и убежищ следует применить коэффициент защиты К_з, тогда доза облучения будет равна:

Д = (Р_н + Р_к) ∙ t / 2 К_з

П р и м е р 1. Через 2 ч после взрыва уровень радиации Рг = = 100 Р/ч. Какую дозу облучения могут получить люди за 5 ч, находясь в одноэтажном каменном здании (до 7 ч после взрыва)?

Р е ш е н и е. Сначала вычислим эталонный уровень радиации:

Р₁ = Р₂: К₂ = 100:0,44 = 217 Р/ч

Уровень радиации через 5 ч, то есть через 7 ч после взрыва:

Р₇ = P₁. К₇ = 227 • 0,1 = 22,7 Р/ч.

Коэффициент защиты одноэтажного кирпичного здания Кз = 10.

Доза облучения Д = (100 ++ 22,7) • 5 / 2 • 10 = 31 рад (вне здания – 310 рад.)

Дозу облучения при преодолении следа радиоактивных осадков вычисляют по формуле:

Д = Р_ср • а / К_з • v, где Р_ср – среднее арифметическое уровней радиации на маршруте движения, а – длина маршрута, v – средняя скорость движения, Кз – коэффициент защиты транспорта (у автомашин – 2, бронетранспортеров – 4, танков – 10),

 

П р и м е р 2. Медицинская рота полка развернут в подвале двухэтажного кирпичного здания. Через 30 мин после ядерного взрыва мощностью 1 килотонна на территории МРП уровень радиации 300 Р/ч. Через 2 ч после этого привезли около 20 пораженных.

Врачебная бригада производила сортировку и частично приняла их в течение 0,5 ч. Через 5,5 ч после взрыва МРП должен передислоцироваться, совершая движение на машинах по маршруту длиной 20 км, со скоростью 40 км/ч, уровень радиации в середине маршрута 100 Р/ч, в конце – 1 Р/ч. На погрузку имущества на машины время 30 мин.

Рассчитать, какую дозу облучения получит личный состав МРП за период пребывания в укрытии (за 5 ч), приема раненых, погрузки на машины, движения по зараженной территории и суммарную дозу облучения, К_з = 100 (в подвале).

Р е ш е н и е. Сначала подсчитываем уровни радиации на указанные отметки времени: Р_0,5 = 300 Р/ч; Р₁ = 300: 2,4 = 125 Р/ч; Р₂ = 125: 0,44 = 55 Р/ч; Р₃ = 125: 0,27 = 34 Р/ч; Р_5,5 = 125: 0,12 = 20 Р/ч;

Доза облучения за 5 ч. в укрытии: (вне укрытий она бы составила 540 рад).

Доза облучения за время приема раненых составит: Д = (55+34) • 0,5 / 2 = 22 рад.

Доза облучения за период погрузки на машины Д = 20 · 0,5 = 10 рад.

Доза облучения за период движения по заданному маршруту: Д = (20+100+1) • 20 / 3 • 40 = 10 рад.

Суммарная доза облучения составит 5,4 + 10 + 10 = 25,4 рад, а для лиц, принимавших участие в приеме раненых – 47,4 рад. Выезжать сразу (через 1-2 ч после взрыва) было бы совершенно неправильно.

Допустимое время пребывания людей на зараженной местности приблизительно можно вычислить, исходя из установленной максимально допустимой дозы облучения по формуле Д_доп / Р, где Д_доп – допустимая доза облучения, устанавливаемая в зависимости от условий и ранее полученной дозы облучения, Р – уровень радиации на местности.

 

П р и м е р. Вычислить допустимое время работы отряда по ликвидации последствий в ядерном очаге, если Р = 30 Р/ч, допустимая доза облучения 30 рад. Тогда допустимое время работы определяется очень просто – не более 1 ч (30:30= 1). Если отряд прибыл в очаг на бронетранспортерах, допустимое время работы можно увеличить, так как часть времени они будут находиться в машинах, которые в 4 раза уменьшают облучение. Кроме этого, у личного состава отряда, в частности у командиров, должны быть заряженные индивидуальные дозиметры ДКП-50А и дозу облучения постоянно контролируют, не допуская облучения свыше допустимой.

Более точные вычисления оценки радиационной обстановки производят по специальным таблицам (номограммам) или с помощью дозиметрической линейки. Во всех случаях на основании предварительного прогнозирования и данных радиационной разведки на территории действия войск и этапов медицинской эвакуации надо находить такое решение, чтобы избегать или максимально уменьшать облучение, правильно использовать защитные свойства инженерных сооружений, техники, индивидуальных средств защиты. Важно также избегать попадания РВ внутрь организма (через органы дыхания, с зараженной водой).

При вынужденном длительном нахождении на зараженной территории с низкими уровнями радиации (1-5 Р/ч и меньше) следует использовать защитные свойства техники, различных укрытий, индивидуальных средств защиты (респираторы, ОКЗК.), соблюдать правила поведения, проводить меры по дезактивации и санитарной обработки.

При оценке опасности действия ионизирующих излучений надо учитывать то, что радиация в зависимости от дозы и длительности облучения может вызывать различные эффекты: соматические, то есть различные формы лучевой болезни (острой, хронической, локальных повреждений кожи и других частей тела); соматико-стохастические, развивающиеся по теории вероятностей с определенной вероятностной частотой – сокращение продолжительности жизни, лейкозы, опухоли различных органов и др.; и генетические эффекты, связанные с генетическими нарушениями гонад и передающиеся потомству (доминантные и рецессивные генные мутации, хромосомные аберрации и уродства в потомстве). При определении опасности соматико-стохастических и генетических последствий исходят из того, что чем больше доза облучения, тем больше вероятность проявления этих эффектов. Основным документом, регламентирующим работы, связанные с источниками и опасностями ионизирующей радиации, являются «Нормы радиационной безопасности».

Естественный фон внешнего излучения на территории России создает мощность экспозиционной дозы 4-20 мкР/ч (40-200 мР/год, в среднем около 0,02 мР/ч, 120 мР/год). Для лиц, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излучений категории А (в атомной промышленности, рентгенологов и т. д.), установлена предельно допустимая доза (ПДД) облучения всего тела, гонад и красного костного мозга – 5 бэр а год, но не более 60 бэр до 30-летнего возраста. Для ограниченной части населения, находящегося в пределах санитарной зоны наблюдения, установлен предел дозы (ПД) – 0,5 бэр в год, для всего населения – в пределах естественного фона.

Примечание. Бэр (биологический эквивалент рада) – специальная единица поглощенной дозы при хроническом облучении радиацией произвольного состава с учетом коэффициента качества излучений. 1 бэр = 0,01 Дж/кг.

 

Литература:

1. Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита. – С. Петербург, 2004.

2. Каракчиев Н.И. Военная токсикология и защита от ядерного и химического оружия. – Ташкент, 1989.

3. Бадюгин И.С. Военная токсикология, радиология и защита от оружия массового поражения. – М.,1992.

4. Шелепов А.М. Организация и тактика медицинской службы. – М., 2005.

5. Наставление по пользованию индивидуальными средствами защиты. – М., 1972.

6. Указания по военной токсикологии / Министерство обороны РФ, Главное военно-медицинское управление; Под ред. И.М. Чижа. – М., 2004.

 

Вопросы

1. Измеритель временного интервала, принцип действия, структурная схема

2. Погрешности измерителя временного интервала, нижний и верхний пределы измерения

3. Цифровой периодомер, принцип действия, структурная схема

4. Погрешности цифрового периодомера, нижний и верхний пределы измерения

5. Цифровой частотомер среднего значения, принцип действия, структурная схема

6. Погрешности цифрового частотомера среднего значения, нижний и верхний пределы измерения

7. Построение генератора импульсов заданной длительности, погрешность ГИЗД

8. Сравнение частотомера среднего значения и периодомера

9. Универсальный частотомер, измеряемые величины

10. Принцип действия фазометра мгновенного значения

11. Погрешности цифрового фазометра мгновенного значения

12. Принцип действия фазометра среднего значения

13. Преобразователи напряжение код уравновешивания (ПНК). Обобщенная структурная схема, классификация.

14. Преобразователи код-напряжение (ПКН), принцип действия, характеристики.

15. ПНК последовательного счета, структурная схема.

16. Следящий ПНК, структурная схема.

17. Преобразователь напряжение - код считывания

Примеры задач

1.. Чему равна приведенная погрешность квантования измерителя длительности импульса, если частота ГИСЧ 10⁶ Гц, а предел измерения 10 мс.

2. Чему равны верхний и нижний пределы измерения измерителя длительности импульса, если число разрядов отсчетного устройства 6, частота ГИСЧ 10⁷ Гц, относительная погрешность квантования 10^-3%. (2 балла)

3. Чему равны верхний и нижний пределы измерения частотомера средних значений, если число разрядов отсчетного устройства 8, время измерения 1 с, относительная погрешность квантования 10^-3%. (2 балла)

4. Чему равно частота ГИСЧ для периодомера если диапазон измерения периода 0 - 1 мс, а допустимая приведенная погрешность квантования 0,01%.

5. Чему равны верхний и нижний пределы измерения периодомера, если число разрядов отсчетного устройства 5, частота ГИСЧ 1 МГц, а приведенная погрешность квантования 0,01%. (2 балла).

6. Чему равен нижний предел измерения частотомера среднего значения, если время измерения 1 сек, а допустимая относительная погрешность квантования не более 0.01 %

7. Чему равна частота ГИСЧ для фазометра мгновенных значений, если значение единицы младшего разряда 0.1 град, частота сигнала 50 Гц. (2 балла)

8. Чему равен нижний предел измерения периодомера, если частота ГИСЧ 1 МГц, а относительная погрешность квантования не более 0.01 %

9. Чему равен коэффициент делителя для фазометра средних значений, если значение единицы младшего разряда 0.1 град.

10. Чему равен шаг квантования по уровню для ПНК уравновешивания, если опорное напряжение 10 В, а число двоичных разрядов 10.

11. Чему равен шаг квантования по уровню для ПКН, если опорное напряжение 1 В, а число двоичных разрядов 10.

 

Вариант 2

1. Цифровой периодомер, принцип действия

2. Преобразователи код-напряжение, принцип построения, характеристики

1. Чему равен нижний предел измерения цифрового хронометра если частота ГИСЧ 10 ⁶ Гц,, а погрешность квантования не более 0.01 % (2 балла)
3. Чему равен шаг квантования для преобразователя напряжение – код если погрешность квантования не более 0.01 %, а предел измерения 10 В.

 

 

Вариант 3

1. Принцип действия фазометра мгновенного значения
2. Структурная схема следящего преобразователя напряжение код
3. Чему равен верхний предел частотомера среднего значения, если отсчетное устройство имеет 8 десятичных разрядов, а время измерения 1 сек.
4. Чему равно время преобразования ПНК последовательного счета, если частота генератора тактовых импульсов 10⁶ Гц, а число двоичных разрядов выходного кода 10.(2 балла)

 

Вариант 4

1. Принцип действия фазометра среднего значения

2. Структурная схема следящего ПНК

3. Чему равен верхний предел периодомера, если отсчетное устройство имеет 8 десятичных разрядов, а частота ГИСЧ 10⁶ Гц.

4. Чему равно максимальное время преобразования ПНК последовательного счета, если частота генератора тактовых импульсов 10⁶ Гц, а число двоичных разрядов выходного кода 12.(2 балла)

 

 

Вариант 5

1. Обобщенная структурная схема преобразователей напряжение-код.
2. Характеристики погрешности квантования при измерении интервала времени.

3. Чему равен верхний предел измерителя длительности импульса,, если отсчетное устройство имеет 8 десятичных разрядов, а частота ГИСЧ 10⁶ Гц.

4. Чему равна частота ГИСЧ фазометра средних значений, если время измерения 1 сек, а абсолютная погрешность квантования 0,1 град.(2 балла)

 

Вариант 6

1. Обобщенная структурная схема преобразователей код-напряжение.
2. Характеристики погрешности преобразователя код-напряжение.
3. . Чему равна приведенная погрешность квантования измерителя длительности импульса если частота ГИСЧ 10⁶ Гц, а предел измерения 10 мс.
4. . Чему равна динамическая погрешность ПНК последовательного счета, если частота генератора тактовых импульсов 10⁶ Гц, а число двоичных разрядов выходного кода 10, сигнал синусоида частоты 10 Гц.(2 балла)

 

Вариант 7

1. Структурная схема фазометра мгновенного значения.
2. Чем определяются инструментальные погрешности:
   периодомера,
   фазометра мгновенного значения
3. Чему равен шаг квантования ПНК если предел измерения 10 В, число двоичных разрядов 12.
4. Чему равна приведенная динамическая погрешность следящего ПНК если входной сигнал синусоида 50 Гц, тактовая частота ПНК 1 МГц (2 балла).

 

Вариант 8

1. Чем определяются инструментальные погрешности измерителя интервала времени, периодомера.

2. Уравнения преобразования для фазометров:
мгновенного значения
среднего значения

3. Чему равна приведенная динамическая погрешность ПНК последовательного счета, если частота генератора тактовых импульсов 10⁶ Гц, а число двоичных разрядов выходного кода 12 входной сигнал синусоида 50 Гц, (2 балла)

4. Чему равно опорное напряжение ПКН, если абсолютная погрешность квантования 0.005 В, а число двоичных разрядов 12.