Аварии с выбросом радиоактивных веществ и их последствия

Фазы протекания аварий на радиационно-опасных объектах

. Ранняя - от начала аварии до прекращения выброса радиоактивных веществ (РВ) и окончания формирования следа радиоактивного заражения (РЗ) на местности (в зависимости от конкретных метеоусловий может быть в виде «пятен»). Продолжительность фазы - до двух недель. Велика вероятность внешнего облучения от гамма-излучения и бета-частиц, а также внутреннего облучения через пищу, воду, воздух.

2. Средняя - от окончания ранней фазы до принятия мер защиты населением. Продолжительность фазы - несколько лет. При этом источником внешнего облучения являются осевшие на местности РВ. Не исключено и внутреннее облучение через пищу, воздух.

. Поздняя - до прекращения проведения защитных мер и отмены всех ограничений.

Аварии с выбросом радиоактивных веществ и их последствия

радиационный атомный энергетика авария

Радиация представляет собой уникальное явление природы, открытое физиками в конце XIX и тщательно изученное в XX веке.

Ионизирующее излучение, в частности радиоактивное, представляет собой потоки заряженных и нейтральных частиц, а также электромагнитных волн. Это сложное излучение, включающее несколько видов.

Альфа-излучение - ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц (ядер гелия), испускаемых при ядерных превращениях и распространяющихся на небольшие расстояния: в воздухе - не более 10см, в биоткани (живой клетке) - до 0,1мм. Они полностью поглощаются листом бумаги и не представляют опасности для человека, за исключением случаев непосредственного контакта с кожей.

Бета-излучение - электронное ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Бета-частицы распространяются в воздухе до 15 м, в биоткани - на глубину до 15 мм, в алюминии - до 5 мм. Одежда человека почти на половину ослабляет их действие. Они практически полностью поглощаются оконными стеклами и любым металлическим экраном толщиной в несколько миллиметров; опасны при контакте с кожей.

Гамма-излучение - фотонное (электромагнитное) ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях со скоростью света. Гамма-частицы распространяются в воздухе на сотни метров и свободно проникают сквозь одежду, тело человека и значительные толщи материалов. Это излучение считают самым опасным для человека.

Источники ионизирующих излученийделятся на природные (естественные) и техногенные, связанные с деятельностью человека. К естественным источникам относятся космические лучи и земная радиация, создающие природный радиационный фон, составляющий для человека за один год примерно 1,4 мЗв (0,14 бэр). Источники ионизирующих излучений техногенного характера - медицинская аппаратура, используемая для диагностики и лечения, дает до 50% техногенных излучений; промышленные предприятия ядерно-топливного комплекса, а также последствия испытаний ядерного оружия. Среднегодовая доза техногенных излучений составляет около 0,9 мЗв (0,09 бэр). Среднее значение суммарной годовой дозы излучения естественных и техногенных источников составляет 2-3 мЗв (0,2-0,3 бэр). Это так называемый естественный фон. Уровень радиации (мощность дозы), соответствующий естественному фону, - 0,1-0,6 мкЗв/ч (10-60 мкбэр/ч) - принято считать нормальным, свыше 0,6 мкЗв (60 мкбэр/ч) - повышенным.

Облучение, не превышающее нормального (естественного) фона, не влияет на здоровье людей. Однако, если облучение вызвано повышенной радиоактивностью, возникшей, например, в результате выброса РВ на ядерно-опасном объекте, воздействие ионизирующего излучения на человека может сопровождаться серьезными заболеваниями и даже лучевой болезнью.

Предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде и некоторые нормы радиационной безопасности для людей. В настоящее время органы здравоохранения определили предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде и предельно допустимые дозы (ПДД) облучения людей. В таблице 1 и 2 приведены ПДК радиоактивности в почве, воде, воздухе и значения ПДД облучения различных групп населения. При авариях на ядерно-опасных объектах суммарную дозу облучения населения можно условно представить следующим образом:

где Д_{внешн(ом)} - доза внешнего облучения соответственно от радиоактивного облака и загрязненной местности; Д_{внешн(к)} - доза внешнего облучения от радиоактивной пыли, попавшей на кожные покровы человека; Д_{внутр(ингал)} - доза внутреннего облучения, полученная через органы дыхания (йод-131); Д _{внутр(пища, вода)} - доза внутреннего облучения, полученная с пищей и водой, загрязненными радионуклидами долгоживущих элементов (цезия, стронция, плутония).

Радиоактивное загрязнение окружающей среды имеет место, если содержание радиоактивности в почве, воде или воздухе превышает предельно допустимые концентрации. Оно квалифицируется как чрезвычайная ситуация с последующими действиями соответствующих служб по защите населения и проведением мероприятий по дезактивации местности и объектов на ней.

Таблица 1: Значение предельно допустимых концентраций некоторых радиоактивных веществ

Таблица 2: Предельно допустимые дозы облучения людей

Степень опасности поражения людей ионизирующими излучениями определяется значением экспозиционной дозы излучения Д, которая измеряется в рентгенах, Р. Интенсивность радиоактивных излучений оценивается мощностью дозы излучения Р, характеризующей скорость накопления дозы и выражаемой в рентгенах в час, Р/ч, миллирентгенах в час, мР/ч, или в микрорентгенах в час, мкР/ч. При оценке последствий облучения людей ионизирующими излучениями важно знать не экспозиционную, а поглощенную дозу излучения, т.е. количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное тканями организма человека.

Рентген - это такая доза гамма-излучения, при которой в 1 см³ воздуха при нормальных физических условиях (температура воздуха 0 °С и давление 760 мм рт. ст) образуется 2,08-10⁹ пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества.

Для оценки последствий облучения организма человека различными видами излучений, а также при попадании радионуклидов в его организм с воздухом, водой и пищей применяется специальная единица измерения эквивалентной дозы облучения - бэр (биологический эквивалент рентгена). Источниками радиационной обстановки на Земле являются: природная радиоактивность, включая космическое излучение; глобальный радиационный фон, обусловленный проводившимися испытаниями ядерного оружия; эксплуатация радиационно опасных объектов.

Радиационно опасный объект (РОО) - объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества и при аварии на котором (или его разрушении) может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей природной среды (ГОСТ Р 22.0.05.-94).

В настоящее время доля облучения людей от первых двух источников несущественна. Третий же из них, даже при нормальной эксплуатации РОО, требует обеспечения радиационной безопасности, а при радиационных авариях ведет к облучению и переоблучению людей, радиоактивному загрязнению окружающей среды. Первая - санитарно-защитная зона - территория вокруг источника ионизирующего излучения, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации данного источника может превышать установленный предел дозы облучения для населения и где запрещается постоянное и временное проживание людей, вводится режим ограничения хозяйственной деятельности и проводится радиационный контроль.

Вторая - зона наблюдения - представляет собой территорию за пределами санитарно-защитной зоны, на которой проводится радиационный контроль.

Особо тяжелые условия облучения населения и работников создаются при радиационных авариях.

Радиационная авария - это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды (Федеральный закон «О радиационной безопасности населения»).

Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами (рис. 1): ионизирующим излучением и радиоактивным загрязнением местности.

Рис. 1. Виды радиационного воздействия на людей и животных.¹¹

Радиационное воздействие на человека заключается в нарушении жизненных функций различных органов (кроветворения, нервной системы, желудочно-кишечного тракта) и развития лучевой болезни (рисунок 2).

Воздействие ионизирующего излучения на отдельные ткани и органы человека не одинаково. Его можно значительно ослабить, поскольку одни органы более чувствительны к этому воздействию, другие - менее.

Орган (ткань, часть тела), облучение которого в условиях неравномерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного человека или его потомства, называют критическим. В порядке убывания радиочувствительности критические органы относят к 1,2 или 3-й группам (рисунок 3). Для них установлены разные значения основных дозовых пределов.

При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоровью определяют по уровню облучения всего тела, что соответствует первой группе критических органов. К ней относят также половые органы и красный костный мозг. Во вторую группу критических органов входят мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз. Третью группу критических органов составляют кожный покров, костная ткань, кисти рук, предплечья, голени и стопы.

Рис. 2. Классификация возможных последствий облученных людей.

Рис. 3. Группы критических органов.

Радиоактивное загрязнение местности вызывается воздействием альфа-, бета- и гамма-ионизирующих излучений и обуславливается выделением при аварии непрореагировавших элементов и продуктов деления ядерной реакции (радиоактивный шлак, пыль, осколки ядерного продукта), а также образованием различных радиоактивных материалов и предметов (например, грунта) в результате их облучения.

Радиоактивное загрязнение при аварии на предприятии (объекте) ядерной энергетики имеет несколько особенностей:

радиоактивные продукты (пыль, аэрозоли) легко проникают внутрь помещений;

сравнительно небольшая высота подъема радиоактивного облака приводит к загрязнению населенных пунктов и лесов значительно больше, чем открытой местности;

при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может многократно меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязнения местности практически во все стороны от источника аварии.

Основные и самые тяжелые последствия радиационных аварий - воздействие ионизирующего излучения на организм человека. Оно характеризуется величинами доз внешнего и внутреннего облучения.

Однако не всякая доза облучения опасна. Если она не превышает 50 Р, то исключена даже потеря трудоспособности. Доза в 200-300 Р, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяжелые радиационные поражения.

3. Организация и проведение защитных мероприятий

Для обеспечения защиты на АЭС имеются соответствующая охрана, механические препятствия, электронная охранная сигнализация, электрическое самообеспечивание.

Защита персонала и населения состоит в заблаговременном зонировании территорий вокруг радиационно-опасных объектов. При этом устанавливают следующие три зоны:

1 зона экстренных мер защиты - это территория, на которой доза облучения всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза внутреннего облучения отдельных органов может превысить верхний предел, установленный для эвакуации;

2 зона предупредительных мероприятий - это территория, на которой доза облучения всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза облучения внутренних органов может превысить верхний предел, установленный для укрытия и йодной профилактики;

♦ зона ограничений - это территория, на которой доза облучения всего тела или отдельных его органов за год может повысить нижний предел для потребления пищевых продуктов. Зона вводится по решению государственных органов.

Основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения в результате использования источников ионизирующего излучения на территории России установлены следующие:

3 для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта (1 мЗв) или эффективная доза за период жизни (70 лет) - 0,07 зиверта (70 мЗв);

4 для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта (20 мЗв) или эффективная доза за период трудовой деятельности (50 лет) - 1 зиверт (1000 мЗв).

В случае радиационных аварий допускается облучение, превышающее установленные нормы, в течение определенного промежутка времени и в пределах, определенных для таких ситуаций.

При отсутствии в поступившей информации рекомендаций по действиям следует защитить себя от внешнего и внутреннего облучения. Для этого по возможности быстро надеть респиратор, противогаз или ватно-марлевую повязку, а при их отсутствии - прикрыть органы дыхания шарфом, платком, разместиться в ближайшем здании, лучше в собственной квартире.

Войдя в помещение, следует снять с себя верхнюю одежду и обувь, положив их в пластиковый пакет или пленку, немедленно закрыть окна, двери и вентиляционные отверстия, включить радиоприемник, телевизор и занять место вдали от окон и быть готовым к приему информации и указаний о действиях.

При наличии измерителя мощности дозы определить степень загрязнения квартиры. Обязательно загерметизировать помещение и укрыть продукты питания. Для этого заделать щели в окнах и дверях, заклеить вентиляционные отверстия. Открытые продукты положить в полиэтиленовые мешки, пакеты или пленку. Сделать запас воды в емкостях с плотно прилегающими крышками. Продукты и воду поместить в холодильники, закрываемые шкафы или кладовки.

При получении указаний провести профилактику препаратами йода (например, йодистым калием). При их отсутствии использовать 5 %-ный раствор йода: 3-5 капель на стакан воды для взрослых и 1-2 капли на 100 г жидкости для детей. Прием повторить через 6-7 ч. Следует помнить, что препараты йода противопоказаны беременным женщинам.

Помещения оставлять лишь при крайней необходимости и на короткое время. При выходе защитить органы дыхания, надеть плащ (накидку) или средства защиты кожи. После возвращения переодеться.

Подготовка к возможной эвакуации заключается в сборе самых необходимых вещей - это документы, деньги, личные вещи, продукты, лекарства, средства индивидуальной защиты, в том числе подручные - накидки, плащи из синтетических пленок, резиновые сапоги, боты, перчатки и т.д. Вещи и продукты укладывают в чемоданы или рюкзаки, обернутые синтетической пленкой, их масса и габариты должны позволять одному человеку без особых усилий перемещать каждый из них и не перегружать эвакотранспорт.

В ходе подготовки к эвакуации необходимо внимательно слушать передачи местного телевидения и радио, по которым будет сообщено, когда и к каким мерам защиты следует прибегнуть (рисунок 4).

Рис. 4. Действия населения при оповещении об аварии.

Меры по недопущению возникновения аварии

· Выполнение всех требований на этапах проектирования, строительства и модернизации действующих радиационно-опасных объектов (РАОО);

· Строжайший контроль за безопасностью эксплуатации РАОО со стороны государства и международных организаций;

· Неукоснительное выполнение требований безопасности на всех этапах эксплуатации РАОО;

· Качественная подготовка персонала РАОО, регулярное повышение его квалификации;

· Систематические тренировки обслуживающего персонала РАОО на специальных стендах и тренажерах;

· Готовность средств защиты, систем безопасности, Российской системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), формирований Гражданской обороны к работе в очагах поражения в установленный срок.

4. Расчетные задания

4.1 Расчёт уровня шума в жилой застройке

Исходные данные для расчетов приведены в табл.1.1.

Таблица 1.1

Определим снижение уровня звука из-за рассеивания в пространстве

L_рас = 10 lg (r _n / r _o) = 10 lg (75/7,5) = 10lg10 = 10 дБ.

где r_n- расстояние от источника шума до расчётной точки, м;_o=0,1r_n = 75 * 0,1 = 7,5 - кратчайшее расстояние между точкой, в которой определяется звуковая характеристика источника шума, и источником шума.

Определим снижение уровня звука из-за его затухания в воздухе

_воз = (_воз r_n) / 100 = (0,5*75)/100 = 0,375 дБ,

где _воз = 0,5 дБ/м - коэффициент затухания звука в воздухе.

Определим снижение уровня шума зелёными насаждениями:

_зел = _зел В = 0,1*15 = 1,5 дБ.

где _зел - постоянная затухания шума, _зел = 0,1 дБ;

В = 15м - ширина полосы зелёных насаждений.

Определим снижение уровня шума экраном (зависит от разности длин путей звукового луча):_э = 23,7 дБ (для δ = 50м).

Определим снижение шума зданием:

_зд = KW = 0,85 *12= 10,2 дБ,

где К = 0,8…0,9 - коэффициент, дБ/м;- толщина (ширина) здания, м.

Определим уровень звука в расчётной точке:

_рт = L_иш - L_рас - L_воз - L_зел - L_э -L_зд = 80 - 10 - 0,375 - 1,5 - 23,7 - 10,2 = 34,225(дБ).

Вывод: рассчитанный уровень звука на площадке отдыха в жилой застройке равен 34,225дБ, допустимый уровень звука должен быть не более 45дБ, следовательно, уровень звука соответствует нормам.

4.2 Расчёт общего производственного освещения

Исходные данные для расчетов приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

1. Определим разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещённости на рабочем месте, используя исходные данные:

Наименьший размер объекта различения = 0,28 мм;

Контраст объекта с фоном - средний;

Характеристика фона - светлый;

Характеристика зрительной работы - очень высокой точности;

Разряд - II; Подразряд - Г;

Комбинированное освещение - 1000 лк;

Общее освещение - 300 лк;

Небольшая запылённость;

Габаритные размеры помещения: длина - а = 90 м; ширина - b = 24 м; высота подвеса светильников - Н_р = 6 м.

. Рассчитаем число светильников N, необходимых для освещения участка контроля сварных соединений:

,

где S = 90*24 = 2160 (м²);= 1,75 Н_р = 1,75*6 = 10,5(м) - расстояние между опорами светильников;= 0,6 Н_р = 0,6*6 = 3,6(м) - расстояние между параллельными рядами.

. Для достижения равномерной горизонтальной освещённости светильники с ЛЛ рекомендуется располагать сплошными рядами, параллельными стенам с окнами или длинным сторонам помещения.

. Для расчёта общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности используем метод коэффициента использования светового потока.

Рассчитаем индекс помещения:

Определим табличный коэффициент использования светового потока ламп в зависимости от индекса помещения - h_и = 0,41.

Определим расчётный световой поток:

(лм),

где z = 1,1 - коэффициент неравномерности освещения, является функцией многих переменных и в наибольшей степени зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L/h), с увеличением которого z резко возрастает (при оптимальном расположении светильников - 1,1…1,2);

k_з = 1,4 - коэффициент запаса;

E_н = 300:4 = 75 (лк) - нормируемая минимальная освещенность;

S = 2160 м² - площадь освещаемого помещения;

N = 57 - число светильников в помещении;

n = 4 - число ламп в светильнике.

По полученному значению светового потока с помощью таблицы подберем тип лампы: Ф_л.расч.= 2669 лм; Ф_л.табл. = 2850 лм -лампа ЛБ40-4.

. Проверим относительное отклонение δ светового потока и выполнение условия:

Отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного находится в пределах от - 10% до + 20%.

. Определим потребляемую мощность Р осветительной установки:

P = 40 * 57 * 4 = 9120 (Вт),

где р = 40 Вт - мощность лампы;= 57 - число светильников;= 4 - число ламп в светильнике.

Вывод: для участка сборки площадью 2160м² требуется 57 светильника ЛЛ, в каждом по 4 лампы. Тип и мощность лампы: ЛБ40-4. Общая потребляемая мощность 9120 Вт.

Заключение

Катастрофы не исключены из нашей жизни. Предотвратить их нельзя, ибо те явления, которые наполняют нашу жизнь опасностями и приводят к потере людей и огромных материальных средств, естественны и необходимы. Невозможно по многим причинам, и, прежде всего потому, что человек пока не в состоянии просчитать все последствия совершаемых действий и делать абсолютно безошибочные шаги. Правда, в настоящий момент следует говорить даже не об отсутствии у человека определенных физических возможностей для исключения катастроф из его жизни, а об элементарной неосмотрительности, о небрежности и недисциплинированности, так как именно это в большинстве случаев является источником многих бед.

Поскольку предотвращать катастрофы в силу разных причин нам не дано, надо, двигаться в другом направлении. Им может и должна стать борьба за смягчение ущерба и потерь от катастроф, которую следует возвести в ранг государственной политики, осуществляемой в целях национальной безопасности. Речь идет о необходимости активного осуществления превентивных мер, способных заметно уменьшить риск и смягчить последствия техногенных катастроф. Это представляется важным еще и потому, что расходы на реализацию таких мер, по расчетам международных экспертов, примерно в 15 раз меньше затрат на ликвидацию чрезвычайных ситуаций.

Список используемой литературы

1. Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций /сост. Т.Е. Скрипка, А.В. Скрипка. - Красноярск: СибГАУ, 2008

. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды. - М.: Высшая школа, 2011

. Колосов Ю. В. Безопасность жизнедеятельности. Тестовые задания к лабораторным работам: Учебное пособие / Ю. В. Колосов, А. Н. Проценко - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009

. Кучкин А.Г., Окладникова Е.Н., Юрковец Н.В. Методические указания по написанию реферата и выполнению контрольной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности»: для студентов заочной формы обучения всех специальностей. - Красноярск: СибГАУ, 2013

5. Официальный сайт МЧС России [Электронный ресурс] - www.mchs.gov.ru/southern <http://www.mchs.gov.ru/southern>

. Петров А. Н. Топливный коллапс/А.Н. Петров// Наш край. - 2004.- №41. - с.12

. Производственное освещение: метод. указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности» для студентов всех специальностей и форм обучения / сост. Е.Н. Окладникова, Е.В. Кузнецов, В.М. Илюткин. - Красноярск: СибГАУ, 2010

. Сергеев В.С. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях/ В.С. Сергеев; Науч. ред. А.И. Меняйлов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Акад. Проект, 2003. - 430 с.

. Характеристики источников искусственного освещения [Электронный ресурс] // Безопасность жизнедеятельности: учебно-метод. комплекс. - Режим доступа: <http://bgd.alpud.ru/>

. Ядерная энергетика России: Неизвестное об известном// Зеленый мир. - 2004. - №17/18. - с. 4-12