Понятие о радиационной и химической обстановке
Под радиационной обстановкой понимают масштабы и степень радиоактивного заражения (КЗ) местности после аварий на АЭС или других радиационно-опасных объектах. Оказывающего влияние на здоровье персонала объекта, ликвидаторов аварии, население зараженных районов.
Любые объекты народного хозяйства, использующие источники ионизирующих излучений, при возникновении аварий на них, могут явиться источником поступления радиоактивных веществ в окружающую среду.
Особым объектом радиационной опасности для нашей республики является Чернобыльская АЭС, на 4-ом реакторе, которой 26 апреля 1986 г. произошла крупнейшая авария в истории человечества. Около 70% радиоактивных материалов выпало на территории Беларуси 15 декабря 2000 г. официально остановлен последний энергоблок этой АЭС, однако проблема с этой станцией по-прежнему остается, т.к. внутри 4-го аварийного энергоблока, накрытого саркофагом, находится около 180 тонн радиоактивного материала, продолжающего свой процесс полураспада.
Радиоактивный выброс при авариях на реакторах характеризуется мелкодисперсностью радиоактивных частиц и большим содержанием газообразных продуктов. Эти факторы, особенно при наличии долгоживущих изотопов. Способствуют долговременному радиоактивному заражению окружающей среды.
Основную роль в формировании радиационной обстановки будут играть изотопы инертных радиоактивных газов – криптона и ксенона, а также изотопы йода, цезия, рутения, стронция, теллура и др.
Радиационная обстановка при авариях на АЭС существенно отличается от радиационной обстановки, возникающей при ядерных взрывах. Это обусловлено рядами факторов, основные из которых следующие:
- наличие больших масс ядерного горючего в реакторах АЭС. Только в 4-ом блоке Чернобыльской АЭС около 180 т урана – 238, обогащенного ураном-235;
- большой срок функционирования реакторов до очередной перезарядки, который определяет особый состав выбрасываемых радиоактивных веществ. В реакторе большой мощности канальном (РБМК), который эксплуатировался на ЧАЭС, нарабатывалось до 400 радионуклидов, а в аварийном выбросе 26 апреля 1986 г. зафиксировано 27 радионуклидов;
- наличие в выбросах большого количества мелкодисперсных аэрозолей и газообразных продуктов (газы – ксенон, криптон, иод-131, теллур-132);
- длительный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. В случае с аварией на ЧАЭС активный выброс длился 10 суток – до 5 мая 1986 г.
Кроме того, уровень радиации при авариях на АЭС снижается значительно медленнее, чем при ядерных взрывах.
Так, по опыту Чернобыльской аварии установлено следующее снижение уровня радиации:
- за одни сутки – в 2 раза;
- за один месяц – в 5 раз;
- за один квартал – в 11 раз;
- за полгода (6 мес.) – в 40 раз;
- за один год – в 85 раз.
А после ядерного взрыва уровень радиации снижается через число кратное семи – т.е. за 1 час после взрыва – в 2 раза, за 7 часов – в 10 раз, за 48 часов (2 суток) – в 100 раз.
Под химической обстановкойпонимают масштабы и степень химического заражения местности в результате аварии на химически опасном объекте.
Химически опасными объектамиявляются объекты народного хозяйства, использующие сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), при возникновении аварий на которых могут возникнуть источники поступления токсических веществ в окружающую среду. Во всех подобных случаях заражаются не только воздух, земля, водоисточники, растения, но и люди. Т.О. образуется сплошная зона заражения.
Зона химического заражения при разливе (выбросе) СДЯВ включает участок разлива (выброса) и территорию, в пределах которой распространились пары ядовитых веществ в поражающих концентрациях. Концентрацию СДЯВ выражают в граммах на м3 (г/м3) и миллиграммах на литр (мг/л).
На зараженной территории возможны поражения (отравления) населения. В зависимости от количества выброшенного (вылившегося) ядовитого вещества в зоне заражения могут быть один или несколько очагов поражения.
Оценка обстановки методом прогнозирования и по данным разведки.
Оценка радиационной (химической) обстановки– это выяснение степени отрицательного воздействия на людей радиоактивных, отравляющих и сильнодействующих ядовитых веществ и выбор адекватных мер защиты, при использовании которых должны быть исключены поражения этими веществами.
Радиационная (химическая) обстановка может быть выявлена и оценена двумя методами:
1. Методом прогнозирования.
2. Методом радиационной (химической) разведки.
При оценке радиационной обстановки методом прогнозирования устанавливаются, с определенной степенью достоверности, местоположение и размеры зон радиоактивного заражения, а также мощность дозы излучения на их границах, а также доз, которые могут быть получены до полного распада радионуклидов.
Этот метод прогнозирования чаще используется в доаварийный период.
При этом используются заранее разработанные таблицы.
Полученные при радиоактивном заражении зоны заражения имеют разную степень опасности для людей и характеризуются мощностью дозы излучения (уровнем радиации) на определенное время после возникновения чрезвычайной ситуации, так и дозой, которая может быть получена до полного распада радионуклидов.
По степени опасности зараженную местность на следе выброса и распространения радиоактивных веществ принято делить на следующие пять зон (по военному времени – на четыре). Характеристика этих зон отображена в таблице:
Радиационная характеристика зон радиоактивного заражения местности при авариях на АЭС
| Наименование зоны и цвет окраски | Ин- декс зоны | Доза излучения на 1 год после аварии (рад) | Мощность дозы облуче- ния через 1 час после аварии (рад/ч) | |||
| На внеш- ней грани- це | На внут- ренней границе | На середине | На внеш- ней грани- це | На внут- ренней границе | ||
| Радиационной опасности (красный) | М | 114 мр/ч | 140 мр/ч | |||
| Умеренного загрязнения (синий) | А | 1140 мр/ч | 1400 мр/ч | |||
| Сильного загрязнения (зеленый) | Б | 11,4 р/ч | 4,2 р/ч | |||
| Опасного загрязнения (коричневый) | В | 44,2 р/ч | 14 р/ч | |||
| Чрезвычайно опасного загрязнения (черный) | Г | - | 114 р/ч | - |
Для повышения наглядности и оперативности использования результатов, выявления и оценки радиационной обстановки принято изображать прогнозируемые, а в последующем и фактические, зоны радиоактивного заражения на картах в виде эллипса.
К исходным даннымдля оценки радиационной обстановки при авариях на АЭС относятся:
- координаты реактора;
- его тип и конструктивные особенности;
- продолжительность до аварийной работы реактора;
- метеорологические условия;
- время года;
- продолжительность выброса;
- расположение населенных пунктов по ходу движения радиоактивного облака;
- характер сельскохозяйственных угодий в районе радиоактивного загрязнения и др.
Вторым методом оценки радиационной обстановки – по данным радиационной разведки – пользуются после аварии на АЭС, т.е. после радиоактивного заражения какой-то территории. Он основан на выявлении реальной (фактической) обстановки путем измерения мощностей дозы излучения, а в последующем – и степени радиоактивного заражения.
В качестве исходных данных при использовании этого метода учитывают следующие параметры:
- мощность дозы излучения;
- предельно допустимые дозы, как однократные, так и многократные, а также коэффициенты защиты различных зданий и сооружений.
Данные для оценки радиационной обстановки представляют различные учреждения и ведомственные лаборатории, такие как станции наблюдения и лабораторного контроля (СНЛК), а также группы радиационной разведки, оснащение специальной радиометрической аппаратурой.
В результате оценки радиационной обстановки формируются определенные выводы, в которых должны быть ответы на такие вопросы, как:
-наиболее целесообразные действия персонала АЭС, ликвидаторов аварии и населения данной местности;
- меры защиты различных контингентов людей;
- число людей пострадавших от радиоактивного излучения.
Оценка химической обстановкитакже может быть проведена с помощью тех методов, что и оценка радиационной обстановки – методом прогнозирования и по данным химической разведки.
В основу прогностической оценки химической обстановки должны быть положены данные на одновременный выброс в атмосферу (или вылив на территорию) всего запаса СДЯВ (или ОВ), имеющегося на объекте при благоприятных метеорологических условиях (метеообстановка в состоянии инверсии, скорость ветра – 1 м/сек).
Исходными даннымидля оценки химической обстановки является тип и количество СДЯВ, метеоусловия, топографические условия (рельеф местности, растительность), характер застройки на пути распространения зараженного воздуха, условия хранения и характер выброса (сброса) ядовитых веществ, степень защищенности рабочих и служащих, населения.
Оценка химической обстановки на объектах, имеющих СДЯВ, включает следующие параметры:
- определение границ очага химического поражения (ОХП) размеров и площади зоны заражения;
- определение возможных потерь людей в ОХП;
- определение времени подхода зараженного воздуха к определенному жилому массиву (объекту) и времени поражающего действия СДЯВ.
После аварий (разрушений) емкостей со СДЯВ производится оценка по конкретно сложившейся обстановке. Берутся реальные количества выброшенного ядовитого вещества и реальные погодные условия, т.е. производится оценка фактической химической обстановки, т.е. химическая разведка.
Основными исходными данными для оценки фактической химической обстановки являются данные химической разведки, а также данные, полученные из учреждений СНЛК и ведомственных лабораторий.
В ходе прогностической и фактической оценки химической обстановки зону химического заражения наносят на карту (схему) местности. Схематично конфигурацию заражения можно представить в виде равнобедренного, расширяющегося к основанию, прямоугольника.
 |
1,5 D
 |
2 L
1
D 1,5 D
Зона химического заражения.
Зона химического заражения СДЯВ характеризуется длиной(глубиной) и шириной.
Глубина зоны зависит от исходного количества СДЯВ, степени токсичности химического агента, характера местности и метеоусловий.
Ширина зоны распространения паров (аэрозолей) принимается ориентировочно равной 0,03-0,85 глубины в зависимости от свойств СДЯВ и степени вертикальной устойчивости атмосферы.
Различают три типа вертикальной устойчивости атмосферы:
а) изотермия – такое состояние приземной атмосферы, когда температура воздуха примерно одинакова по высоте (20-30 м от поверхности почвы), т.е. вертикального перемещения воздуха почти не наблюдается.
б) инверсия - такое состояние приземной атмосферы, когда нижние слои воздуха холоднее и тяжелее верхних. Отсюда вертикальное перемещение воздуха в нисходящем направлении происходит ночью или рано утром в ясные малооблачные дни в летнее или зимнее время. Отсюда зараженное облако распространяется на большую глубину (десятки километров).
в) конвекция- такое состояние атмосферы, когда верхние слои воздуха имеют более низкую температуру воздуха, чем приземные. Отсюда теплый, как более легкий, воздух поднимается вверх, тем самым, вызывая более сильное рассасывание паров и аэрозолей СДЯВ.
Отсюда, зона химического заражения СДЯВ отличается большой подвижностью границ. Существенное влияние на подвижность зараженного облака оказывают:
- степень вертикальной устойчивости атмосферы;
- физико-химические свойства СДЯВ;
- характер местности;
- метеоусловия и время года.
Общие выводы из оценки химической обстановки должны отвечать на следующие вопросы:
- число лиц, пострадавших от СДЯВ;
- наиболее целесообразные действия персонала аварийного объекта, ликвидаторов и населения зараженного района;
- дополнительные меры защиты различных контингентов населения, оказавшихся на зараженной территории.
Классификация приборов радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля.
Обнаружение и индикация радиоактивных и химически активных веществ имеет свои особенности, и поэтому для этих целей используются принципиально различные приборы.
Методика создания приборов для радиационной и химической разведки различна, отсюда отлична и их классификация.
Нельзя отметить и то, что в данной классификации принципиально нельзя отразить весь спектр приборов для радиационной и химической разведки, т.к. их великое множество.
В данном вопросе постараемся дать классификацию и характеристику наиболее известных и принятых на снабжение приборов.
Наличие радиоактивных веществ на местности нельзя обнаружить визуально или органолептически и заражение (поражение) может произойти незаметно для человека, т.е. радиацию не видно, не слышно и она не пахнет. Для своевременного и быстрого их обнаружения в воздухе, на местности, различных предметах, продуктах питания, источниках водоснабжения, созданы специальные дозиметрические приборы.
Дозиметрические приборы по назначению делятся на три группы:
1. Приборы радиационной разведки.
2. Приборы контроля радиоактивного заражения.
3. Приборы контроля радиоактивного облучения.
К первой группе относятся следующие приборы – индикатор-сигнализатор типа ИМД-21, радиометры типа ИМД-1, ДП-5 (А. Б, В), а также бытовые радиометры типа «Мастер», «Сосна», «Белла» и др.
Ко второй группе относятся радиометры ДП-5(А. Б, В), ИМД-1, ИМД-12, СИЧ, а также бытовые радиометры «Сосна» и др. приборы.
К третьей группе – дозиметры ДКП-50А, ИД-1, ИД-11, ДП-70 (ДП-70М), ИД-2 и др.
Как видим, приборов создано великое множество, но в принципе приборы I и II группы выполняют задачи радиационной разведки и контроля радиоактивного заражения.
Работа дозиметрических приборов основана на способности излучений ионизировать вещество среды, в которой они распространяются.
Ионизация, в свою очередь, является причиной некоторых физических и химических изменений в веществе, которые могут быть обнаружены и изменены.
К таким изменениям относятся:
- увеличение электропроводности;
- люминесценция (свечение);
- засвечивание светочувствительных материалов (фотопленка);
- изменение цвета, окраски, прозрачности некоторых химических растворов;
На этих изменениях и основано действие радиометрических приборов.
В зависимости от природы регистрируемого физико-химического явления, происходящего в среде под воздействием ионизирующего излучения, различают ионизационный, химический, сцинтиляционный фотографический и др. методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений.
В основе ионизационного метода лежит ионизация газа в замкнутом пространстве. При наличии электрического поля, создаваемого в этом объеме, в ионизируемом газе возникает электрический ток, величина которого пропорциональна степени ионизации газа. Измеряя (после усиления) этот ток, можно судить об интенсивности ионизирующего излучения.
Этот метод положен в основу работы следующих приборов:
ДП-5 (А. Б, В), ИМД-1,-12,-21; ИД-1 и др.
Химический метод основан на измерении окраски некоторых растворов под воздействием ионизирующих излучений.
Сравнивая окраску рабочего раствора с эталонным, можно судить о дозе радиоактивного излучения, воздействовавшего на исходный раствор. Этот метод допускает определенную погрешность. Он положен в основу работы приборов ДП-70; ДП-70М.
Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием ионизирующего излучения. Примером служит прибор Д-2Р.
Сцинтиляционный метод основан на способности некоторых веществ (люминофоров) испускать под воздействием радиоактивных частиц или квантов вспышки видимого цвета, преобразуемые в электрический ток, который после усиления может быть измерен (прибор ИД-11).
Люминесцентный метод основан на эффекте поглощения энергии ионизирующего излучения определенными сортами стекла.
При последующем нагревании облучаемого стекла эта энергия высвобождается в виде света.
В основе действия полупроводниковых дозиметрических приборов лежит появление слабых токов при облучении полупроводника. Поскольку сила тока пропорциональная поглощенной дозы излучения, прибор также может быть использован для дозиметрии в широком диапазоне.
На этом методе основана работа бытовых радиометров типа «Мастер», «Сосна», РКСБ-104 и др.
Сцинтиляционный и ионизационный методы имеют сходные системы регистрации, отличаясь лишь детекторами излучения.