Аварии и катастрофы на АЭС, ЯЭУ
|
Аварии и катастрофы на АЭС и других ядерных энергетических установках (ЯЭУ)
К основным источникам загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами (РВ) относятся производственные предприятия, добывающие и перерабатывающие сырье, содержащее РВ, атомные электростанции (АЭС), радиохимические заводы, научно-исследовательские институты и др. объекты. АЭС являются составной частью довольно сложной совокупности ядерного производства, называемой ядерно-топливным комплексом или циклом (ЯТЦ). Он включает в себя: - добычу и переработку урановой руды с получением химических концентратов урана ( рудодобывающие и рудоперерабатывающие заводы) - получение чистых соединений урана из концентратов (аффинажные заводы) - производство гексафторида урана и разделение его изотопов ( заводы по получению гексафторида и разделению его изотопов) - изготовление топлива для получения энергии на АЭС - переработку отработавшего ( облученного) на АЭС ядерного топлива ( радиохимические заводы или заводы по регенерации топлива) -отработку отходов, хранение или захоронение средне- и высокотоксичных отходов и транспортировку ядерных продуктов между предприятиями ЯЦП. При работе предприятий ЯЦП образуются пылегазообразные, жидкие и твердые отходы, содержащие радиоактивные и обычные химические вещества. Под радиоактивными отходами понимают непригодные к использованию в настоящее время и в обозримом будущем жидкие и твердые материалы и предметы, содержащие радионуклиды в концентрации, превышающей ПДК или ПДУ ( предельно допустимые концентрации и уровни).
Характеристика ионизирующих излучений
При распаде радионуклиды испускают - и img  - частицы, img - кванты, нейтроны и др.
- частицы представляют собой поток ядер атомов гелия ( Не). Вследствии большой ионизирующей способности пробег -частиц очень мал. В воздухе он составляет не более 10 см. В биоткани (живой клетке ) до 0.1 мм.
-частицы полностью поглощаются листом бумаги и не представляют опасности для человека, за исключением случаев непосредственного контакта с кожей. img
- частицы
- электроны и позитроны, обладают в сотни раз меньшей ионизирующей способностью, чем -частицы. Вследствие этого они распространяются в воздухе до 10 ... 20 м, в биоткани - на глубину 5 ... 7 мм, в дереве - до 2.5 мм, в алюминии - до 1 мм. Одежда человека почти наполовину ослабляет действие img -частиц. Они практически полностью поглощаются оконными стеклами и любым металлическим экраном толщиной в несколько миллиметров. Но при контакте с кожей они также опасны, как и a-частицы. img - излучение представляет собой поток квантов высокочастотного электромагнитного поля, распространяющихся со скоростью света. Оно свободно проникает сквозь одежду, тело человека и через значительные толщи материалов. Все рассмотренные излучения опасны для организма человека, поэтому необходимо строгое соблюдение установленных норм радиационной безопасности (НРБ - 99 ) и основных санитарных правил работы с РВ. Радиационная безопасность - комплекс мероприятий (административных, технических, санитарно-гигиенических и др.), ограничивающих облучение населения и окружающей среды до наиболее низких значений, достигаемых средствами приемлемыми для общества. Для количественной оценки воздействия на организм человека ионизирующих излучений РВ введен ряд физических величин. Активность (А) - отношение числа самопроизвольных распадов атомов за интервал времени к этому интервалу. Единицей измерения активности в системе СИ является Беккерель (Бк ). 1 Бк - это активность РВ, соответствующая одному распаду в секунду. Внесистемная единица активности - Кюри. Кюри - это такое кол-во РВ, в котором происходит 37 млрд. распадов атомов за секунду, 1 Ки = 3.7*1010 Бк. Поглощенная доза излучения (Д) - отношение приращения средней энергии, переданной излучением веществу в элементарном объеме к массе вещества в этом объеме: Д=dW/dm. Системная единица измерения - Грей ( Гр ), внесистемная - рад: 1 рад = 0.01 Гр. Эквивалентная доза (Н) - поглощенная доза излучения , умноженная на средний коэффициент качества излучения для биологической ткани ( Н=Д*Кк). Системная единица измерения - Зиверт: внесистемная - бэр; 1 бэр = 0.0136 Зиверта ( для img - и
- излучения Кк=1; для -изл. Кк=20 и т. п.) Эффективная эквивалентная доза - сумма средних эквивалентных доз в различных органах; она учитывает разную чувствительность к ионизирующим излучениям тканей организма. Для характеристики потенциальной опасности излучения используется понятие “мощность дозы излучения”: - поглощенная - Гр/с; рад/ч - эквивалентная - Зв/с; бэр/ч Степень загрязнения РВ местности и различных объектов на ней характеризуется
поверхностной активностью ( плотностью загрязнения ), т. е. кол-вом РВ, приходящимся на единицу поверхности (Бк/м2 или Ки/км2). Степень загрязнения РВ продуктов питания и воды характеризуют объемной или удельной активностью ( концентрацией РВ ), т. е. количеством РВ в единице объема или веса ( Бк/м3, Бк/кг или Ки/л, Ки/кг). Основными принципами радиационной безопасности являются: - непревышение установленного дозового предела; - исключение всякого необоснованного облучения; - снижение дозы до возможно низкого предела. В зависимости от степени контакта с источниками ионизирующих излучений и чувствительности организма, установлены 3 категории облучаемых лиц. КАТЕГОРИЯ А - профессиональные работники, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующих излучений (ИИ) КАТЕГОРИЯ Б – лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия источников ионизирующего излучения. КАТЕГОРИЯ В – население. Эффективная доза облучения в год: группа А – 20 мЗв; группа Б – 5 мЗв;
население – 1 мЗв.
Характеристика аварий на АЭС Основными и наиболее опасными источниками ионизирующих излучений и радиоактивного
заражения окружающей среды являются аварии на АЭС. Под радиационными авариями на АЭС понимают нарушение их безопасной эксплуатации, при котором произошел выход радиоактивных продуктов и ( или) ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах , превышающих установленные значения. Радиационные аварии характеризуются исходным событием, характером протекания и радиационными последствиями. В соответствии с решением МАГАТЭ (международным агентством по атомной энергетике) установлены 7 баллов (степеней опасности) аварийных ситуаций на АЭС:
1. Незначительные происшествия.
2. Происшествия средней тяжести.
3. Серьезные происшествия.
4, Аварии в пределах АЭС.
5. Аварии с риском для окружающей среды.
6. Тяжелые аварии.
7. Глобальные ( крупные ) аварии.
Радиоактивное заражение при аварии АЭС может происходить за счет выброса парогазовой фазы ( авария без разрушения активной зоны). При этом высота выброса может составлять Нв=150 ... 200 м, время выброса - 20 ... 30 мин. Состав радиоактивных изотопов: ксенон, криптон, йод. Более серьезной аварией является выброс продуктов деления из реактора ( авария с разрушением активной зоны ). При этом радиоактивные продукты выбрасываются на высоту Нв=2 ... 3 км, продолжительность выброса - несколько суток до окончания герметизации реактора. Характер радиоактивного заражения при авариях на АЭС имеют ряд особенностей ( по сравнению с взрывом ядерного боеприпаса ).
1. Длительность радиоактивного заражения окружающей среды вследствии наличия в смеси изотопов веществ с большим периодом полураспада ( уран - 235, Т1/2 = 700 млн. лет; стронций - 90, Т1/2 28.6 года; цезий - 137, Т1/2 = 30 лет и так далее).
2. Сложность конфигурации границ зон заражения вследствие продолжительности выбросов и изменения за это время направления ветра. (Распространение РВ в одном направлении составляет 3 ... 12 часов).
3. “Очаговое” заражение в дальней ( более 1000 км ) зоне. Характеристика районов РЗМ при авариях на АЭС При авариях на АЭС с выбросом радиоактивных веществ ( РВ ) возникают районы радиоактивного заражения ( загрязнения ) местности ( РЗМ ) в форме окружности ( в р-не аварии ) и вытянутого эллипса ( по следу облака ) - правильной формы
при т. н. нормальных топо- и метео- условиях и неправильной - при ненормальных ( сложных ) топо- и метеоусловиях ( пересеченная местность, изменение направления и скорости ветра и др. ). Воздействие РЗМ на людей осуществляется в виде облучения:
- внутреннего - с воздухом, пищей, водой;
- внешнего - от проходящего облака и РВ, выпавших на подстилающую поверхность;
- контактного - от РВ на кожных покровах, одежде.
Основными параметрами, характеризующими р-ны РЭМ, являются экспозиционные
и поглощенные дозы облучений до полного распада ( Дimg ,
Р(рад)) и мощности этих доз - уровни радиации на определенное время (Р, Р/ч, рад/ч). Уровни радиации с течением времени, вследствии распада РВ, уменьшаются согласно зависимости
p
 ,
где Рt - мощность дозы на любое заданное время t после аварии, Гр/ч;
Р0 - мощность дозы на время его измерения после аварии, Гр/ч.
В практических расчетах часто используется т. н. эталонный уровень радиации
- уровень радиации, приведенный к 1 ч после аварии - Р1 . Между дозой облучения до полного распада и уровнем радиации Р1 при авариях на АЭС существует связь: Д1. В зависимости от величин Дimg width="10" height="6" , районы РЗМ ( для организации и проведения защитных мероприятий ) подразделяют на зоны ( рис. 22.1 ), (табл.22.1).
1. Внешнего облучения: А - умеренного, Б - сильного, В - опасного, Г - чрезвычайно опасного
2. Внутреннего облучения: Д’ - опасного и Д - чрезвычайно опасного. При этом, при авариях с разрушением реактора образуются все зоны облучения и наибольшую опасность представляет внешнее облучение, при авариях без разрушения
реактора - зоны Д’ и Д внутреннего облучения и наибольшую опасность представляет внутреннее облучение щитовидной железы человека от ингаляции йода - 131 и 133.
Рис. 22.1. Зоны радиоактивного заражения местности при аварии на АЭС Стратификация и линейные размеры зон РЗМ определяются по таблицам справочников по аварийным ситуациям на АЭС, учитывающим солнечную активность в районе данной. АЭС, параметры облачности, скорость ветра в приземном слое или вертикальный температурный градиент воздуха - (эмпирический параметр “Б”).
РЗМ определяются по измеренным значениям уровней радиации Рt и пересчету их на эталонные Р1:
Р1=Рt:(х)Кt
где Рt -уровень радиации на время t его измерения, Гр/ч,
Кt - коэффициент пересчета уровней радиации на любое время (табл. 22.2).
Деление ( на Кt производится в случае измерения уровней радиации позже 1 часа после аварии, умножение - ранее 1 часа после аварии (табл. 22.2).
Зоны РЭМ на карте (схеме ) образуются при соединении сплошными линиями точек
измерения уровней радиации с значениями 0.1; 1.0; 3.0; 10 (Гр/ч).
Что такое поглощенная, эквивалентная и эффективная эквивалентная дозы облучения?
Какие допускаются эффективные дозы облучения для групп А, Б, населения?
Назовите семь степеней опасности аварийных ситуаций на АЭС?
Назовите особенности радиоактивного заражения при авариях на АЭС.
Охарактеризуйте районы радиоактивного заражения местности.
|
Радиационная обстановка при авариях на АЭС, ЯЭУ и меры за-щиты
|
Методика оценки радиационной обстановки при авариях (катастрофах) на АЭС и других ЯЭУ
БЖД населения в РЗМ при авариях на АЭС и др. ЯЭУ обеспечивается своевременным и грамотным анализом радиационной обстановки, включающим в себя ее выявление (предварительный этап) и оценку (заключительный этап). Выявление радиационной обстановки включает в себя определение (расчет) местоположения людей на РЗМ (в соответствующих зонах), а оценка радиационной обстановки - определение (расчет) степени влияния РЗМ на безопасность жизнедеятельности людей. Выявление и оценка радиационной обстановки производится поэтапно и различными методами.
1. До возникновения аварии - методом заблаговременного прогнозирования.
2. Непосредственно после возникновения аварии - методом оперативного прогнозирования
3. После заражения (загрязнения) местности (выпадения на местности РВ и формирования зон) - по данным радиационной разведки. По результатам выявления и оценки радиационной обстановки планируются и проводятся мероприятия (организационные, технические и др.) по обеспечению БЖД населения.
p Выявление и оценка радиационной обстановки методом заблаговременного и оперативного прогнозирования Исходными данными для выявления и оценки радиационной обстановки методом заблаговременного и оперативного прогнозирования являются:
1. Место (координаты) АЭС, тип и мощность их ядерных реакторов, на которых возможна или произошла авария;
2. Характер прогнозируемой или реальной аварии и время ее начала (час, число, месяц);
3. Прогнозируемые или реальные метеоусловия в районе АЭС: направление и скорость ветра в приземном слое, класс (степень) вертикальной устойчивости атмосферы (стратификация). По исходным данным для выявления радиационной обстановки определяют размеры и вычерчивают на карте (схеме, плане) местности зоны возможного прогнозируемого
заражения местности и определяют местоположение людей на них. Оценка радиационной обстановки при заблаговременном и оперативном прогнозировании включает в себя определение (расчет):
1. Доз облучения (за определенное время) - внутреннего - детей и взрослых; - внешнего - от радиоактивного облака и радиоактивной местности.
2. Времени начала или продолжительности работ на РЗМ при установленной дозе облучения. Выявление и оценка радиационной обстановки методом заблаговременного и оперативного прогнозирования производится, как правило, вышестоящими (территориальными и ведомственными) органами управления (штабами, службами) по делам ГО и Ч.С. для выработки предварительных решений по обеспечению БЖД людей на РЗМ. Исходными данными для выявления и оценки радиационной обстановки по данным разведки являются измеренные на местности (специальными приборами) величины уровней радиации и время их измерения после аварии (t, ч). Для выявления радиационной обстановки (определения местоположения людей на РЗМ) производят пересчет измеренных значений уровней радиации (Рt) на эталонные. В случае относительно небольших размеров (площадей) объектов (населенных пунктов) используют несколько значений Pt, (P1) и зоны РЗМ не вычерчиваются. При значительных размерах объектов (населенных пунктов) используют множество значений Pt, (P1) и производят (на картах, схемах, планах) построение зон РЗМ.
Задача 1. В результате аварии на АЭС с разрушением реактора ВВЭР-440 произошло РЗМ. На промышленном объекте уровень радиации, измеренный через 2.5 часа после аварии составил 3 Гр/ч, t=2/5 ч, kt=0.7 (табл. 22.2). Определить местоположение объекта на РЗМ.
Решение
Р1=Рt:kt=3.0 : 0.7 = 4.3 Гр/ч.
Вывод: Промышленный объект оказался в зоне В (опасного) внешнего облучения (табл. 22.1).
Оценка радиационной обстановки по данным разведки включает в себя определение (расчет):
1. Доз облучения (за определенное время) на ближайшую и дальнюю перспективу:
- в статике (на объекте, в населенном пункте);
- в динамике (при движении по РЗМ).
2. Времени начала или продолжительности работ на РЗМ при установленной дозе облучения. Для определения доз облучения и времени нахождения людей на РЗМ используют расчетные формулы, номограммы, таблицы. Дозы облучения на ближайшую перспективу в статике определяются по формуле
,
где Рн и Рк - уровни радиации на начало и конец нахождения людей на РЗМ, Гр/ч
tн и tк - относительное (после аварии) время начала и конца нахождения
людей на РЗМ, ч. мин.
При вхождении людей на РЗМ tн=tвх, при подходе облака с РВ к объекту (населенному
пункту)
где R - расстояние от АЭС до населенного пункта, м;
Vп.в. - скорость ветра в приземном слое, м/с;
а - коэффициент, учитывающий мощность реактора (для ВВЗР-440 = 1, для
ВВЗР-1000=1.5);
Косл - коэффициент ослабления радиации зданиями, сооружениями, транспортными средствами и т.п. Д(ст) на ближайшее время может быть рассчитано и по упрощенной формуле
 ,
где Рн и Рк - уровни радиации на начало и конец нахождения людей на РЗМ, Р/ч;
Тпр - продолжительность нахождения людей на РЗМ, ч. мин.;
Косл - коэффициент ослабления радиации.
Дозы облучения на ближайшую перспективу в динамике определяются по формуле
 ,
где Рср - среднее значение уровней радиации на пути следования людей на время (t) пересечения оси следа облака, Р(рад);
L - длина пути следования по РЗМ, км;
V - скорость движения людей по РЗМ, км/ч;
Косл - коэффициент ослабления радиации транспортными средствами.
Выявление и оценка радиационной обстановки по данным разведки производится, как правило, территориальными и объектовыми органами управления (штабами, службами) по делам Го и ЧС для уточнения предварительных и принятия окончательных решений по обеспечению БЖД людей на РЗМ.
Основы обеспечения БЖД населения на РЗМ при авариях на АЭС и других ЯЭУ
Основными мероприятиями по обеспечению БЖД на РЗМ при авариях на АЭС и др. ЯЭУ является:
1. Обучение населения вопросам БЖД на РЗМ - в соответствии с планами ГО на
предприятиях и по месту жительства населения - по специальным программам путем
проведения лекций, практических занятий, учений и т.п.
2. Повышение устойчивости предприятий и населенных пунктов к поражающему воздействию
РЗМ - разработкой и реализацией комплекса мероприятий по герметичности зданий
и сооружений, строительству защитных сооружений и накоплению средств индивидуальной
защиты, разработке режимов работы в условиях РЗМ и т.д.
3. Использование коллективных и индивидуальных средств защиты (убежищ, ПРУ,
противогазов, респираторов и др.) - по сигналам оповещения ГО:
- “Внимание всем !” - сиренами и др. сигнальными средствами.
- “Радиационная опасность (РО)” - текстом, передаваемым по радио, телевидению,
громкоговорящим установкам и т.п.
4. Проведение эвакомероприятий и йодной профилактики населения йодистым калием
или водным раствором йода для предотвращения накопления йода в щитовидной железе.
5. Проведение неотложных и первоочередных спасательно-восстановительных работ
на АЭС и др. объектах - личным составом невоенизированных формирований, специалистами
объектов (в соответствии с предварительно разработанными планами работ).
6. Зонирование территорий вокруг АЭС и введение в них режимов радиационной
защиты:
- зон отчуждения, характеризующихся уровнями радиации в первые сутки 20 мР/ч
(10 ... 40 км), и запрещением проживания и хозяйственной деятельности людей;
- зон временного пребывания, характеризующихся уровнями радиации в первые
сутки 5 ... 20 мР/ч (20 ... 50 км) и разрешением хозяйственной деятельности
людей вахтовым методом;
- зон ограничения и жесткого радиационного контроля, характеризующихся уровнями
радиации в первые сутки 2 ... 5 мР/ч (40 ... 100 км) и разрешением проживания
и хозяйственной деятельности людей с соблюдением соответствующих режимов радиационной
защиты; с ограничением пребывания на открытой местности, отдыхом в защитных
сооружениях и т.п.
Контрольные вопросы
Назовите методы и их сущность выявления и оценки радиационной обстановки.
Как осуществляется выявление и оценка радиационной обстановки методом заблаговременного
прогнозирования?
Как выявляется и оценивается радиационная обстановка по данным разведки?
Объясните способы обеспечения БЖД населения на РЗМ при авариях на АЭС и
других ЯЭУ.
|
|
