Определение последствий аварий при транспортировании радиоактивных веществ и радиоактивных отходов

а) Аварии, связанные с возгоранием транспортного средства

Вероятными являются аварии со специальными автомобилями, самая опасная из которых - это авария с возгоранием специального автомобиля и разгерметизацией радиоактивных веществ и радиоактивных отходов. Поскольку наиболее опасной является транспортирование на специальном автомобиле РИТЭГов на основе ⁹⁰Sr, то для расчета выбран данный сценарий. Кроме пожароввозможны и другие сценарии аварий: разгерметизации упаковок с радиоактивными веществами и радиоактивными отходами при дорожно-транспортном происшествии без выпадения их из кузова, выпадение радиоактивных веществ и радиоактивных отходов из кузова с их разрушением и загрязнением окружающей среды.

В качестве консервативного сценария радиационной аварии при перевозке радиоактивных веществ и радиоактивных отходов рассматривается пожар специального автомобиля, транспортирующей РИТЭГ, выполненный на основе ⁹⁰Sr, и имеющий активность 14, 8∙ 10¹⁴ Бк. Считается, что авария происходит в черте города, имеющего плотность населения 298 человек/гектар (в городе Новосибирск). Выход активности, вызванный повреждением защитной оболочки, задается равным 6∙ 10^-5 1/час, коэффициент ингаляционного усвоения (респираторная фракция) - равным 0, 05. Эти коэффициенты учитывают и долю выхода из упаковки при аварии для вещества особого вида. Длительность поступления активности в окружающую среду принимается 1 час - время достаточное для того, чтобы принять первоочередные меры по оценке радиационной обстановки, ограждению места аварии и удаления населения из радиационной опасности с использованием средств защиты.

При радиационной аварии, связанной с пожаром на специальном автомобиле, часть радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, поступающих из поврежденного источника, осаждается в непосредственной близости от специального автомобиля в области аэродинамической тени. Другая часть выносится за пределы хоны аэродинамической тени и распространяется на большой территории.

б) Радиоактивное загрязнение пространства в зоне аэродинамической тени

Зона аэродинамической тени - пространство за зданием, сооружением, в котором при обтекании потоком (направление ветром) образуются крутящиеся потоки. Для зоны аэродинамической тени характерно накопление загрязняющих веществ, если они попадают в нее из источника выброса.

Для проведения расчетных оценок радиоактивного загрязнения области аэродинамической тени принимается следующая консервативная модель распространения активности при пожаре транспортного средства:

- в область аэродинамической тени попадает вся поступающая из поврежденного источника активность;

- объемное содержание активности регулируется только процессом поступления активности в зону аэродинамической тени без учета уменьшения активности вследствие гравитационного осаждения.

Объемное содержание активности (А, Бк/м³) в зоне аэродинамической тени на расстоянии х от автомашины и у от оси движения радиоактивного облака определяется выражением:

 

А(х, у) (1)

где:

Q- интенсивность поступления активности в зону аэродинамической тени: Q=8, 88× 10¹⁰ Бк/час=2, 47× 10⁷ Бк/с;

h_б- высота объекта (автомашины), м;

b_ф- длина объекта, перпендикулярная направлению ветра, м;

U- скорость ветра, м/с;

S- безразмерный коэффициент, определяемый выражением:

S=exp (2)

Принимаются следующие размеры автомашины: высота - 2, 5 м, ширина - 2, 5 м, длина - 6м. При проведении расчетов рассматривается два варианта расположения автомашины по отношению к ветру: фронтальное (а) и боковое (б).

Размеры зоны аэродинамической тени определяется как

b_z= b_ф+1, 8× h_b (3)

I_z= 6× h_b (4)

S_a= 0, 7× b_z× I_z (5)

где:

I_z- длина зоны аэродинамической тени, м;

b_z- ширина зоны аэродинамической тени, м;

S_a- площадь зоны аэродинамической тени, м²;

Геометрические характеристики зоны аэродинамической тени для двух вариантов расположения специального автомобиля и направления ветра сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Геометрические характеристики зоны аэродинамической тени

	Ширина, м	Длина, м	Площадь, м2
Вариант «а»	7, 0		74, 0
Вариант «б»	10, 5		110, 0

 

Дозовая нагрузка оценивается по соотношению:

D_n=0, 05× A(x, y) × D_эфф × V_a × t (6)

где:

D_эфф - дозовый коэффициент, Зв/Бк,

V_a - скорость дыхания, м³/час,

t - длительность ингаляционного поступления радионуклида в организм.

На основании (3) задается: D_эфф = 1, 5× 10^-7 Зв/Бк (для Стронция - 90) и V_a=1, 47 м³/час (для персонала). Длительность поступления радионуклида в организм задается равной длительности выхода активности из поврежденного источника: 1 час.

Распределение дозовых нагрузок по оси зоны аэродинамической тени, рассчитанное по формулам (1), (2), (6) и таблица 3.

Таблица 3. Значения дозовых нагрузок в пределах зоны аэродинамической тени при двух вариантах ориентации автомашины относительно направления ветра (мЗв)

Расстояние от специального автомобиля, м	Вариант «а»	Вариант «б»

 

Расчет показывает, что при данной аварии пребывание людей в зоне аэродинамической тени сопряжено с высоким риском, поскольку дозовые нагрузки соответствуют предельному уровню облучения (не более 50 мЗв в год для персонала).

В результате осаждения активности из воздушного объема в пределах зоны аэродинамической тени происходит радиоактивное загрязнение почвы. При расчете уровня радиоактивного загрязнения почвы предполагается, что скорость осаждения составляет 0, 01 м/с (стандартное значение скорости сухого осаждения) и длительности выпадения активности равна 1 час. Результаты расчета уровней поверхностного загрязнения по оси зоны аэродинамической тени представлены в таблице 4.

Таблица 4. Уровни поверхностного загрязнения по оси зоны аэродинамической тени при двух вариантах ориентации автомашины относительно направления ветра

Расстояние от специального автомобиля, м	Вариант «а»	Вариант «б»
	1, 18× 109	9, 09× 108
	7, 65× 108	5, 95× 108
	5, 54× 108	4, 30× 108
	4, 35× 108	3, 31× 108
	3, 60× 108	2, 69× 108
	3, 10× 108	2, 26× 108
	2, 76× 108	1, 96× 108
	2, 51× 108	1, 73× 108
	2, 32× 108	1, 56× 108

 

В соответствие с данными уровень загрязнения ⁹⁰Sr, создающий дозовую нагрузку, равную 1 мЗв/год, составляет 2156 Бк/м². Этот уровень представляет нижний предел загрязнения почвы, требующий радиационного контроля. Территория, загрязненная до уровня 1, 08× 10⁵ Бк/м², дающего дозовую нагрузку 50 мЗв/год, представляет зону отчуждения. Таким образом, при данной аварии почва в пределах зоны аэродинамической тени оказывается загрязненной до уровней, значительно превышающих 1, 08× 10⁵ Бк/м² (данные в таблице 4), что в населенной местности требует обязательных мероприятий по дезактивации территории.

В условии данной аварии в пределах зоны аэродинамической тени осаждается не более 30 % попадающей в нее активности. Оставшаяся часть выносится за пределы зоны аэродинамической тени и вследствие турбулентной диффузии распространяется на большой территории.

 

в) Радиоактивное загрязнение пространства за пределами зоны аэродинамической тени.

Для расчета радиоактивного загрязнения окружающего пространства за пределами зоны аэродинамической тени в результате радиационной аварии на транспортном средстве используется модель Паскуилла - Гиффорда.

Модель Паскуилла-Гиффорда является рабочей Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). Это модель используется для расстояний до 10 километров. В основе модели - представление концентрации примеси, выбрасываемой точечным источником в атмосферу. Основным содержанием модели являются многочисленные эксперименты.

Согласно этой модели приземная концентрация на оси факела на расстоянии х метров от источника по направлению ветра для единичного источника при рассеянии радионуклидов вследствие процессов турбулентной диффузии определяется формулой:

G(x, 0, 0)= (7)

где:

G- фактор метеорологического разбавления, с/м³, для поверхностного выброса;

µ_y, µ_z- диффузионные параметры на расстоянии х от источника, зависящие от состояния атмосферы;

U- скорость ветра, м/с;

H- высота выброса, м;

- поправка на высоту выброса.

Определение фактора метеорологического разбавления выполняется для атмосферных условий, соответствующих неустойчивому и стабильному состоянием атмосферы. При неустойчивом состоянии атмосферы (категория А по Паскуилла наиболее неустойчивая категория, отмечается при слабом ветре и сильной солнечной радиации, когда воздух, нагретый теплом от земной поверхности, всплывает, обычно это состояние возникает после полудня или несколько раньше) факел ложится на поверхность вблизи источника выброса и максимальные приземные концентрации оказываются в непосредственной близости от источника. Устойчивое, стабильное состояние атмосферы (категория F устойчивая категория фиксируются обычно ночью при чистом небе или слабой облачности) характерно для ночного времени. В этих условиях рассеяние примеси минимально, уровень приземной концентрации остается значительным на большом удалении от источника.

При промежуточных состояниях атмосферы (B, C, D, E по Паскуилла) максимальные приземные концентрации будут реализовываться между точками максимума для категорий A и F, а абсолютные значения будут не выше, чем - при категории А - вблизи от источника и - при категории F - на расстоянии более 300 метров от источника.

Объемное содержание активности (А, Бк/м³) на расстоянии х от источника по оси движения радиоактивного облака определяется выражением:

А(х, о)= Q× G(х, 0, 0) (9)

Для расчета дозовых нагрузок по оси движения радиоактивного облака используется формула (6), в которой V_a, приравнивается значению для населения 0, 83 м³/час. Результаты расчета по формуле (6) с использованием (7) и (9) для категорий погоды A и F приведены в таблице 5.

Таблица 5. Значение дозовых нагрузок по оси движения радиоактивного облака, мЗв

Расстояние от специального автомобиля, м	Категория погоды «А»	Категория погоды «F»
	0, 235	1, 321
	0, 062	0, 697
	0, 028	0, 410
	0, 016	0, 268
	0, 010	0, 189
	0, 0073	0, 141
	0, 0054	0, 110
	0, 0042	0, 088
	0, 0033	0, 072
	0, 0028	0, 061

 

Расчет коллективной дозы, набираемой жителями города, в черте которого произошла авария, дает значения:

14 мЗв при погодных условиях типа «А»;

51 мЗв при погодных условиях типа «F».

В Федеральном законе от 9 января 1996 года №3-ФЗ (с изменениями от 23 июля 2008 года) «О радиационной безопасности населения Российской Федерации». Федеральный закон определяет основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны здоровья.

Санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы в области обеспечения радиационной безопасности утверждаются в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, федеральным органом исполнительной власти по санитарно-эпидемиологическому надзору.

Устанавливаются следующие основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения на территории Российской Федерации в результате использования источников ионизирующего излучения:

для населения средняя годовая эффективная доза равна 0, 001 Зв или эффективная доза за период жизни (70 лет) - 0, 07 Зв; в отдельные годы допустимы большие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0, 001 Зв;

для работников средняя годовая эффективная доза равна 0, 02 Зв или эффективная доза за период трудовой деятельности (50 лет) - 1 Зв; допустимо облучение в годовой эффективной дозе до 0, 05 Зв при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0, 02 Зв.

В связи с Федеральным законом №3 «О радиационной безопасности населения Российской Федерации», полученные результаты коллективной дозы, набираемые жителями города, в черте которого произошла авария, не превышают пределов.

Загрязнение подстилающей поверхности рассчитывается по формуле:

А(х)=Q× G(x, 0, 0)× (V_g+V_m) × F₁+F₂ (10)

где:

А(х)- плотность загрязнения поверхности, Бк/м²;

Q- выброс, Бк;

V_g, V_m - скорости сухого и мокрого осаждения, м/c;

F₁, F₂ - коэффициенты обеднения облака вследствие сухого и мокрого осаждения соответственно.

Во время осадков градиент температуры воздуха приближается к изотермическому, вследствие чего можно считать, что во время осадков реализуются устойчивые погодные условия (категория F). Для категории погоды А справедливо рассмотреть только сухое осаждение.

Скорость мокрого осаждения определяется выражением:

V_m= (11)

где:

- постоянная вымывания, 1/с;

=К₁× К₀× I;

I- интенсивность дождя, мм/час;

К₁=10^-5 час/мм× с;

К₀=2, 6 (для сильного дождя, ливня);

Н_z^мах=1, 25× µ_z^мах, м - максимальная высота слоя перемешивания.

Поскольку для категории погоды F µ_z^мах=100 м, то Н_z^мах=125 м.

Коэффициент обеднения облака вследствие сухого осаждения рассчитывается по формуле:

F₁=exp (12)

где:

h - высота выброса, м;

U- скорость ветра, м/c;

Коэффициент обеднения облака рассчитывается по формуле:

F₂(x) = exp( ) (13)

где:

х - расстояние до источника.

Таким образом, в результате аварии образуются участки территории, загрязненной ⁹⁰Sr.

Зона радиационного контроля (> 2156 Бк/м²).

Зона ограниченного проживания (> 1, 08× 10⁴ Бк/м²).

Зона отселения (> 4, 31× 10⁴ Бк/м²).

Зона отчуждения (> 1, 08× 10⁵ Бк/м²).

Таблица 6. Плотность загрязнения подстилающей поверхности по оси перемещения облака, Бк/м³

Расстояние машины, м	Категория погоды «А»	Категория погоды «F»
	1, 36× 106	1, 26× 107
	3, 57× 105	6, 64× 106
	1, 62× 105	3, 90× 106
	9, 24× 104	2, 55× 106
	6, 00× 104	1, 79× 106
	4, 22× 104	1, 34× 106
	3, 14× 104	1, 04× 106
	2, 34× 104	8, 31× 105
	1, 94× 104	6, 82× 105
	1, 59× 104	5, 71× 105

 

Для расчета размеров загрязненной территории используется формула определения полуширины следа в направлении, перпендикулярном перемещению радиоактивного облака по формуле:

у= (14)

где:

А (х, у)- плотность загрязнения на расстоянии у метров от оси следа на расстоянии х метров от источника, Бк/м²;

А (х, 0)- плотность загрязнения на оси следа на расстоянии х метров от источника, Бк/м^2;

у - полуширина следа, м.

Таблица 7. Геометрические характеристики зон радиоактивного загрязнения

Категория погоды	№ зоны	Площадь зоны, м2	Длина зоны, м	Полуширина зоны, м
А		5, 53× 105
	1, 0× 105
	2, 41× 104
	9, 57× 103
F		5, 83× 106
	1, 08× 106
	2, 26× 105
	7, 92× 104

 

Проведенные расчеты были построены на консервативных предпосылках, и реальные величины площадей радиоактивного загрязнения могут отличаться от расчетных в сторону уменьшения. При этом необходимо учесть, что в условиях населенной местности и при малой высоте радиоактивного выброса реальная картина радиоактивного загрязнения имеет большие неоднородности. Возможно образование пятен с высокой плотностью загрязнения около домов, расположенных поблизости от места аварии. Поэтому решение о дезактивации и удаления слоя почвы, а также об отселении жителей, должно производиться на основании результатов обследования территории вскоре после аварии.

В случае возникновения данного сценария в населенном пункте, с плотностью населения 298 человек/гектар (город Новосибирск) количество пострадавших составит 1484000 человек, площадь загрязненной территории, при самом неблагоприятном развитии данного сценария составит 5, 83× 10⁶ м², коллективная доза для населения составит от 0, 1 мЗв до 51 мЗв. Развитие данного сценария, а также площадь загрязнения и количество пострадавших зависит от времени суток, погодных условий и количества людей, находящихся в зданиях, сооружениях, строений, стоящих на пути распространения радиационной аварии, а также места возникновения аварии.

В случае возникновения данного сценария вне населенного пункта (по маршруту движения) количество пострадавших от 5 и более человек (экипаж специального автомобиля, экипаж машины сопровождения и водитель автотранспортного средства, с которым произошло дорожно-транспортное происшествие), площадь заражения местности та же, коллективная доза составит от 14 мЗв до 51 мЗв.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. AT : химич. Природа, строение, свойства, механизм специфического взаимодействия с АГ
2. AVC достигают макс. величины при этом объеме
3. Aбстрактные классы, используемые при работе с коллекциями
4. E) может быть необъективным, сохраняя беспристрастность
5. E) Способ взаимосвязанной деятельности педагога и учащихся, при помощи которого достигается усвоение знаний, умений и навыков, развитие познавательных процессов, личных качеств учащихся.
6. Else write('не принадлежит')
7. else write('не принадлежит')
8. Gerund переводится на русский язык существительным, деепричастием, инфинитивом или целым предложением.
9. I. Общие обязанности машиниста перед приёмкой состава в депо.
10. I. Понятие и система криминалистического исследования оружия, взрывных устройств, взрывчатых веществ и следов их применения.
11. I. Предприятия крупного рогатого скота
12. I. Прием и отправление поездов