Характеристика радіаційної обстановки та методи її оцінки.

 

Радіаційна обстановка - це масштаби (розміри зон зараження) і характер радіоактивного зараження (рівень радіації, тип радіонуклідів та їх питома активність А, ступінь забруднення місцевості S).

Джерелом радіоактивного зараження є радіоактивні речовини, які розпадаючись випромінюють головним чином α; -, β; – частки та γ; - кванти, перетворюючись при цьому в стійкі (нерадіоактивні) речовини. За своєю фізичною сутністю α; - частки являють собою ядра ⁴₂Не, β;-частки – це е ^- (е⁺), а γ;-кванти – короткохвильове електромагнітне випромінювання з λ<0.1 нм, яке виникає при розпаді радіоактивних ядер, переходів ядер із збудженого стану в основний, при взаємодії швидких заряджених частинок з речовиною. Гальмове випромінювання - короткохвильове електромагнітне випромінювання з λ < 0.1 нм, яке виникає при розсіюванні (гальмуванні) швидких заряджених частинок в кулонівському полі атомних ядер та електронів. Воно є суттєвим для легких частинок (е^-, р⁺).

Примітка. Рентгенівське випромінювання – це електромагнітне випромінювання з λ = 10^-5-10^-8 нм, яке випромінюється при гальмуванні швидких електронів (е ^-), та при переходах е ^-, з зовнішніх оболонок атома на внутрішні (лінійний спектр).

На відміну від проникаючої радіації (потік нейтронів і гамма-квантів) радіоактивне зараження місцевості діє тривалий час (місяці, роки, десятиліття).

Механізм і характер зараження при ядерному вибуху і при аварії на атомному реакторі мають схожі і різні ознаки (табл..1).

 

Таблиця 1

 

№ пп	Ознаки	Аварія реактора	Ядерний вибух
С х о ж і с т ь
	Дія проникаючої радіації на 2-3 км.
	Радіоактивне зараження місцевості - великі території
	Потребує однакового комплексу заходів
	Наявність ураження людей, тварин, рослин, води, ґрунту
Р і з н и ц я
І	Ланцюгова ядерна реакція	немає	є
	Вид вибуху	пароповітряний	ядерний
	Висота підйому радіоактивної хмари	<4-6км	< 18-20 км
4	Час випадіння радіоактивних речовин на певній території	> 1 доби	до 1 год.
	Характер радіоактивного зараження	плямистий	у вигляді еліпсу
	Кількість радіонуклідів	до 400	до 200
	Спад рівня радіації або це означає, що через	Дt t - 0.5 = const   Дt = Д 1 t - 0.5   4 доби Дi у 10 разів [ t ] = год. [ Д ] = Р/год.	Дt t - 1.2 = const   Дt = Д 1 t - 1.2   через 7год. Дi у 10 раз 72год. (2 доб.) - у 100 раз 73 год.(2тижн.) - у 1000 раз

 

Ступінь радіоактивного зараження внаслідок аварії на ядерному реакторі визначається кількістю радіоактивних речовин, що находять в атмосферу внаслідок їх викиду з реактору. Кількість і радіонуклідний склад викиду з зруйнованого реактору залежить від характеру руйнувань, потужності реактору, режиму перевантаження пального та часу, що минув після останнього перевантаження.

Радіоактивний порох, що потрапив в атмосферу, з часом осідає, заражує великі площі території і всі розташовані на ній об"єкти, внаслідок чого на шляху руху радіоактивної хмари на місцевості утворюється радіоактивний слід - зона зараження. При цьому Nзар = 0,5% Nвик. Відзначимо, що зона радіоактивного зараження, що утворилася в наслідок аварії на атомному реакторі, буде характеризуватися, в порівнянні з такою для випадку ядерного вибуху, значно меншою площею території з небезпечними дозами опромінення, однак геометричні параметри її значно більші і вона може сягати на сотні і навіть тисячі кілометрів. Спад рівня радіацїі при ]цьому відбувається в неї більш повільно і закон спаду має вигляд:

X*t^0.5=const (1)

Це пояснюється тим, що в реакторі більшість радіонуклідів утворюється задовго до його руйнування і відносна наявність Короткоживучих радіонуклідів в ньому буде значно нижче в порівнянні з продуктами ядерного вибуху. Тому при тривалому проживанні людей на таких територіях і вживанні продуктів харчування місцевого виробництва треба враховувати не тільки дію зовнішнього гамма-опромІнення, а й надходження біологічно небезпечних радіонуклідів по харчовим ланцюжкам, а також при вдиханні зараженого повітря.

На основі формули (1) отримуємо рівняння для розрахунку спаду потужності поглинутої дози з часом:

Дt = Д₁ t^-0.5,

де Дt - потужність поглинутої дози на будь-який заданий час після аварії, мГр/год; Д_І - потужність поглинутої дози на 1 годину після аварії, мГр/год; і - заданий час, що минув після аварії, год.

 

Інтегруванням потужності дози Д за часом визначаємо річну поглинуту дозу зовнішнього опромінення Д_30в мГр:

 

,

де Д1 - потужність поглинутої дози на 1 год. після аварії на реакторі;t_вх - час входження в зону зараження (початок опромінення), год;t_вих - час виходу з зони зараження (кінець опромінення), год.

Вирішуємо приведене рівняння відносно Д_І при t_вх = 1 год і t_вих, = 8760 год (1 рік):

Оскільки для межі зони зараження річна додаткова еквівалентна доза Н_т = 1 мЗв (0,1 бера)«Д = 1 мГр (0,1 рад) у випадку у -опромінення, то:

Далі знаходимо взаємо зв’язок між потужністю поглинутої дози і питомою активністю радіонуклідів, тобто вирішуємо рівняння:

Д = f (Аs),

де Аs - питома активність радiонуклідів, ТБк/км² (кі/км²).

В законі України про статус забруднених територій, які зазнали зараження внаслідок аварії на ЧАЕС, як кількісна характеристика зон зараження прийнято значення Аs на зовнішній межі зони зараження: Зона №1: 2.02 ТБ к/км² < Аs (R = 30км) - зона відчуження. Зона №2: 0,67 ТБ к/км² < Аs < 2,02 ТБ к/км² - зона обов'язкового виселення. Зона №3: 0.191 ТБ к/км² < Аs < 0,67 ТБ к/км² - зона добровільного відселення. Зона №4: 0,038 ТБ к/км² < Аs < 0,191 ТБ к/км² - зона посиленого

радіоекологічного контролю.

Оскільки концентрація основних довгоживучих радіонуклідів (²³⁹Рu, ⁹⁰Sr, ^І37Сs) в різних зонах зараження змінюється не закономірно, а довільно, слід чекати різних кількосних характеристик зв'язку між Д і Аs для різних зон зараження, що підтверджується результатами досліджень (3) і описується рівнями:

Аs =K * Д,

 

де для четвертої зони зараження К₄ =10, третьої - Кз = 8, другої — К₂ = 6 і першої -К₁ = 3.

Розраховані коефіцієнти пропорційності К між Д і Аs практично не змінюються з часом тому, що співвідношення між активністю As -, - і -випромінювачів з часом практично не змінюються.

Таким чином, для випадку Чорнобильської катастрофи активність радіонуклідів на межі зони зараження може бути розрахована за рівням:

Аs = К* Д=10Д, тоді А_S1=К*Д₁ =10Д₁

 

Але Д₁ = 0,0054 мГр/год (0,00054 рад/год) = 5,4 мкГр/год (0,54 мРад/год). Тоді А_S1 =10 Д₁ =10*5,4 мкГр/год= 0,1998 ТБк/км²(5,4 кі/км²).

 

Значення 199,8 ГБк/км² - це мінімальна активність грунту, що відповідає зоні зараження, коли додаткова річна еквівалентна доза Н_т= 1 мЗв (0,1 бера).

Геометричнo зона радіоактивного зараження може бути представлена у вигляді сектора кругу, в центрі якого знаходиться зруйнований реактор (рис. 1). При цьому сектор круга з кутом 40° гарантовано включить всі заражені території.

 

 

В зоні зараження (рис.1) (сектор круга з кутом 40°) безпосередньо біля зруйнованого реактора виділяємо невелику зону (менше 1% від загальної площі осередка зараження). Активність радіонуклідів у цій зоні буде максимальною. В міру ж виддалення від неї - все більший спад активності аж до 199,8 ГБк/км (5,4 кі/км²) на зовнішній межі зони зараження (R.7). Виділена зона відіграватиме роль реперної точки на шкалі, що характеризує зміну активності з віддаллю. При цьому можна використовувати рівняння типу:

А_SL= А_S1 * Lⁿ,

де A_SL, — активність на віддалі І, кілометрів від зруйнованого реактора; А_S1 - активність в виділеній біля реактора зоні; n - показник ступеня рівняння.

Для практичного використання наведеного рівняння слід встановити залежність питомої активності радіонуклідів в виділеній зоні а₁ від абсолютної активності викиду із зруйнованого реактора і показник ступеню "n":

 

А_S1= f(Nзар) і n = 2

 

Тоді: А_S(1-L)= А_S(1-1)*L^-2зар і Lзар=

 

У випадку ядерного вибуху за ступеню небезпеки для людей і тварин на сліді радіоактивної хмари теж виділяють декілька зон радіоактивного зраження. При цьому за кількісну характеристику зон прийняті рівні радіації і дози випромінювання, які може отримати людина за час повного розпаду радіоактивних речовин. Зв'язок між дозою випромінюванім за час повного розпаду Д і рівнем радіації Дt на час зараження І визначається співвідношенням:

 

Д =5Д_t t

 

Звичайно рівні радіації на межах зон приводять до одного часу - 1 год після вибуху.

Зони радіоактивного зараження характеризуються такими параметрами:

Зона помірного зараження (Зона А): Рівень радіації на зовнішньому кордоні зони на 1 год. після вибуху Х₁ = 8 р/год; Х==на межах зони 40 - 400 р. Доля цієї зони 78-80% площі всього р/а сліду.

Зона сильного зараження (Зона Б): Х₁ = 80 р/год; Х = 400 - 1200 р, ця зона займає 10 - 12% площі р/а сліду.

Зона небезпечного зараження (Зона В): Х₁ = 240 р/год, Х=== 1200 - 4000р. На долю зони В приходиться 8 - 10 % площі р/а сліду.

Зoнa надзвичайно небезпечного зараження (Зона Г): Х₁ ⁼ 800 р/год, Х на зовнішньому кордоні 4000 р, а в середені зони- 10000 p.

Розміри зон зараження залежать від потужності і виду вибуху, а також від швидкості середнього вітру.

Мета оцінки радіаційної обстановки полягає в своєчасному прийнятті заходів щодо:

А) захисну населення, обгрунтування рішення на проведення Рі JHР, медичних та інших заходів;

Б) надання допомоги ураженим, визначення режиму роботи персоналу в зоні зараження;

В) обгрунтування необхідності евакуації населення і матеріальних цінностей.

Для оцінки радіаційної обстановки необхідно:

- визначити масштаби і характер радіоактивного зараження;

- проаналізувати вплив радіаціної обстановки на діяльність об'єктів, сил ЦО і обрати найбільш доцільний варіант дій населення для забезпечення його радіаційної безпеки.

Найбільш розповсюджені в практиці два методи оцінки: прогнозуванням таз даними розвідки.

Для прогнозування за певною методикою необхідні таки вихідні дані:

1. Координати місця аварії (вибуху).

2. Час коли сталася аварія (вибух).

3. Загальна активність викиду радіоактивних речовин під час аварії (потужність ядерного боєприпасу та вид вибуху).

4. Метеорологічні дані: азимут середнього вітру, А⁰_Вітр; швидкість середнього вітру, Vвітр, м/с; опади.

Радіаційна обстановка, що виявлена методом прогнозу, дає тільки приблизні характеристики радіоактивного зараження. Однак вона володіє безперечною перевагою — швидким отриманням даних про можливе зараження, що забезпечує своєчасне вживання заходів щодо організації захисту людей, допомагає вибрати найбільш доцільні способи дій, поставити завдання розвідки.

Фактична радіаційна обстановка виявляється за даними розвідки на підставі вимірених рівней радіації після випадіння радіоактивних речовин з радіоактивної хмари і утворення сліда хмари на місцевості.

Радіаційна розвідка ведеться постами радіаційного і хімічного спостереження, усіма формуваннями ЦО, спеціально підготовленими групами (ланами радіаційної і хімічної розвідки.

Вихідними даними для виявлення фактичної радіаційної обстановки є вимірені рівні радіації в окремих точках місцевості X, і час їх вимірювання t відносно моменту аварії (вибуху). Час вимірювання рівня радіації визначається як різниця астрономічного часу вимірювання Тi і астрономічного часу (вибуху).

Tв:t=Ti-Tв

 

Отже! Оцінка радіаційної обстановки на теріторії підприємства, що опинилося в зоні зараження полягає в визначенні радіаційної обстановки на його території, розрахунку режимів радіаційного захисту та падання пропозицій і рекомендацій щодо захисту персоналу.