Контрольная работа на тему Джерела іонізуючих випромінювань
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-11-19Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Міністерство освіти і науки України
Національний університет харчових технологій
Кафедра охорони праці та цивільної оборони
Контрольна робота
з дисципліни: “Цивільна оборона”
Джерела іонізуючих випромінювань
Виконала:
студентка 6 курсу
(з.ф.н.) спеціальність МЗЕД
Жур Ольга
Перевірив:
Викладач
Заєць Віра Анатоліївна
Київ – 2009
Зміст
Теоретичне питання. Джерела іонізуючих випромінювань
Розрахункова робота № 1 «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» (за методичкою № 6058), варіант 3
Розрахункова робота № 2 «Прогнозування і оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС з викидом радіонуклідів в атмосферу» (за методичкою № 5391), варіант 3
Список використаної літератури
Теоретичне питання. Джерела іонізуючих випромінювань
Іонізуюче випромінювання — це будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).
Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існування Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.
Термін "іонізуюче випромінювання" характеризує будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).
Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і викликають зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними.
Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існування Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини почав досліджуватися після відкриття явища радіоактивності у 1896 р. французьким вченим Анрі Беккерелем, а потім досліджений Марією та П'єром Кюрі, які в 1898 році дійшли висновку, що випромінювання радію є результатом його перетворення на інші елементи. Характерним прикладом такого перетворення є ланцюгова реакція перетворення урану-238 у стабільний нуклід свинцю-206.
Уран-238 → Терій - 234 → Протактиній - 234 → Уран - 234 → Свинець- 206
На кожному етапі такого перетворення вивільняється енергія, яка далі передається у вигляді випромінювань. Відкриттю Беккереля та дослідженню Кюрі передувало відкриття невідомих променів, які у 1895 році німецький фізик Вільгельм Рентген назвав Х-променями, а в подальшому в його честь названо рентгенівськими.
Перші ж дослідження радіоактивних випромінювань дали змогу встановити їх небезпечні властивості. Про це свідчить те, що понад 300 дослідників, які проводили експерименти з цими матеріалами, померли внаслідок опромінення.
Усі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні).
Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними. Класифікація іонізуючих випромінювань, яка враховує їх природу, наведена на рис. 1.
Рис. 1. Класифікація іонізуючих випромінювань
Рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (1000 - 1) ∙ 10-12 м. Це випромінювання є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.
Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.
Гальмівне випромінювання - це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.
Рентгенівські промені проходять тканини людини наскрізь.
Гамма (γ)-випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі (1000 - 1) ∙10-10 м.
Джерелом γ -випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю, у-випромінювання проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється воно зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування.
Альфа (а)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з а-частинок (ядер гелію), які утворюються при ядерних перетвореннях і рухаються зі швидкістю близько до 20 000 км/с. Енергія а-частинок - 2-8 МеВ. Вони затримуються аркушем паперу, практично нездатні проникати крізь шкіряний покрив. Тому а-частинки не несуть серйозної небезпеки доти, доки вони не потраплять всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, а-частинки проникають у повітря на 10-11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм.
Бета (β) -випромінювання - це електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром, що виникає при ядерних перетвореннях. Швидкість (3-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність у порівнянні з а-частинками. (3-частинки проникають у тканини організму на глибину до 1-2 см, а в повітрі - на декілька метрів. Вони повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см.
Потоки нейтронів та протонів виникають при ядерних реакціях, їх дія залежить від енергії цих частинок.
Контакт з іонізуючим випромінюванням являє собою серйозну небезпеку для життя та здоров'я людини.
Однак при виконанні певних технічних та організаційних заходів цей вплив можна звести до безпечного.
Енергію частинок іонізуючого випромінювання вимірюють у позасистемних одиницях електрон-вольтах, еВ. 1 еВ = 1,6-10 джоуля (Дж).
Розрахункова робота № 1 «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» (за методичкою № 6058), варіант 3
Вихідні дані та значення
Час аварії, год, хв. = 8
Час доби = День
Хмарність = Середня
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Напрямок середнього вітру азимут, град = 30
Час вимірювання рівня радіації (потужність дози) = 10,5
Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До, Рад/годину = 20
Час початкку роботи (входження в зону зараження) Tп, годин = 10,5
Час виконання робіт Т, годин = 3
Установлена доза (задана) радіації Д уст, рад = 12
Тип Реактора = ВВЕР - 1000
Частка викиду РР в атмосферу, % = 30
За таблицею 7 визначаємо категорію (ступінь) вертикальної стійкості атмосфери за:
Хмарність = Середня
Час доби = День
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Це буде конвекція.
За таблицею 8 визначаємо середню швидкість вітру в прошарку поширення радіоактивної хмари при:
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Вона буде 2 м/с приблизно.
За даними таблиці 4 для :
Тип Реактора = ВВЕР - 1000
Частка викиду РР в атмосферу, % = 30
Швидкість вітру середня, м/с
2 м/с
визначаємо розміри прогнозованих зон забруднення:
Зона М:
Довжина = 338,0 км
Ширина = 82,9 км
Площа = 22000,0 кв км
Зона А:
Довжина = 82,8 км
Ширина = 15,4 км
Площа = 1000,0 кв км
Визначаємо:
а) час, що сплинув після аварії до кінця роботи:
Т к = Т п + Т
Т к - час кінця роботи
Т п - час початку роботи
Т - час роботи
Т к = 10,5 - 8 + 3 = 5,5
б) рівень радіації на одну годину після аварії за даними таблиці 1:
Д 1 = Д 2,5 / К 2,5
К 2,5 = 0,7 для 2,5 годин після аварії за табл 1
Д 2,5 = 20 Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
Д 1 = 20/0,7 = 28,57143 рад/год
в) рівень радіації після закінчення роботи:
Д 5,5 = Д 1 * К 5,5
К 5,5 = 0,508 для 5,5 годин після аварії за табл 1
Д 1 = 28,57143 рад/год
Д 5,5 = 28,57143*0,508 = 14,51429 рад/год
г) дозу радіації, що може отримати особовий склад ЗвКПР і ПХЗ за 3 годин роботи у зонах забруднення:
Д = 1,7 * (Д 5,5 * t 5,5 - Д 2,5 * t 2,5)
t 5,5 = 5,5 години
t 2,5 = 2,5 години
Д = 1,7*(5,5*14,51429-2,5*20) = 50,70857 рад
Визначаємо допустимий час роботи ЗвКПР і ПХЗ на забрудненій РР місцевості.
Знаходимо співвідношення:
А = Д 2,5 / Д зад * К осл * К 2,5
К осл = 1 робота на відкритій місцевості
Д зад = 12 Установлена доза (задана) радіації Д уст,
К 2,5 = 0,7 для 2,5 годин після аварії за табл 1
Д 2,5 = 20
Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
А = 20*1*0,7/12= 2,380952
За таблицею 9 при:
А = 2,380952
Т п = 2,5
Т доп = 0,775 години приблизно.
Визначимо допустимий час початку роботи ЗвКПР і ПХЗ.
Співвідношення:
А =Д 1 / Д зад * К осл
А = 28,57143*1/12= 2,380952
За таблицею 9 при:
А = 2,380952
Т = 3 Час виконання робіт Т, годин
К поч = 0,8 години приблизно.
Знаходимо відвернуту дозу радіації за 15 днів після аварії за формулою:
Д від = 1,7 * (Д 360* t 360 - Д 2,5 * t 2,5)
t 360 = 360 годин
t 2,5 = 2,5 години
Д 2,5 = 20 Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
Д 360 = Д 1 * К 360
К 360 = 0,09 для 360 годин після аварії за табл 1
Д 1 = 28,57143 рад/год
Д 360 = 28,57143*0,09 = 2,571429
Д від = 1,7 *(2,571429*360-20*2,5) = 1488,714 рад
Д від = 1488,714 рад або 14887,14 мЗв
За даними таблиці 10 визначаємо невідкладні контрзаходи. Оскільки Д від = 14887,14 мЗв то необхідно провести укриття, евакуацію, йодну профілактику та обмежити перебування дітей і дорослих на відкритому повітрі.
Висновки та пропозиції
Отже, особовий склад ЗвКПР та ПХЗ може виконувати Р і НР у зоні надзвичайно небезпечного зараження. За 3 годин робота ЗвКПР і ПХЗ може отримати дозу опромінення 50,70857 що перевищує Д зад = 12 рад. Щоб не отримати дозу опромінення більше 12 рад, слід скоротити час роботи в зоні зараження до Т доп = 0,775 години або виконувати роботу з використанням спеціального транспорту. Роботу можна почати через К поч = 0,8 години після аварії.
Розрахункова робота № 2 «Прогнозування і оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС з викидом радіонуклідів в атмосферу» (за методичкою № 5391), варіант 3
Тип СДОР = Хлор
Кількість СДОР, тонн = 10
Метеорологічні умови = Ясно, ніч, -20 град
Швидкість вітру, м/с = 3
Відстань від ХНО до ОНГ, км = 3
Вид сховища = Обваловані
Висота піддону, м = 2
Час від початку аварії, год = 2
Азимут ОНГ, град = 135
Азимут вітру, град = 315
Показник та Результат прогнозування
Джерело забруднення = ХНО
Тип СДОР = Хлор
Кількість СДОР, тонн = 10
Глибина зараження, км = 3,821737
Площа зони зараження, кв км = 5,732728
Площа осередку ураження, кв км = Територія ОНГ
Тривалість уражаючої дії СДОР, хв. = 6479,503
Втрати від СДОР, чол. = 20
ПУНКТ 1. Оскільки обсяг рідкого хлору невідомий, для розрахунків беремо його таким, що дорівнює максимальній кількості хлору у системі, тобто 10 тонн.
Визначимо еквівалентну кількість хлору у первинній хмарі за формулою:
Q(e1) = K1 * K3 * K5 * K7 * Q (o)
K1 = 0,18 із додатку 3 для хлору
K3 = 1 із додатку 3 для хлору
K5 = 1 для інверсії (сторінка 7)
K7 = 0,3 / 1 із додатку 3 для хлору і температури -20
Q (o) = 10
Визначення ступеня вертикальної стійкості атмосфери:
Метеорологічні умови = Ясно, ніч, -20 град
Швидкість вітру, м/с = 3
Це - інверсія за таблицею 1 на сторінці 5.
Q(e1) = 0,18*1*1*0,3*10= 0,54 (тонн)
ПУНКТ 2. Визначимо еквівалентну кількість хлору у вторинній хмарі за формулою:
Q (e2) = (1 - K1) * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * К7 * Q (o) / h * d
K1 = 0,18 із додатку 3 для хлору
K2 = 0,052 із додатку 3 для хлору
K3 = 1 із додатку 3 для хлору
K4 = 1,67 із додатку 4, швидкість вітру, м/с = 3
K5 = 1 для інверсія (сторінка 7)
K6 = 1,74 із додатку 5, час від початку аварії, год = 2
K7 = 0,3 / 1 із додатку 3 для хлору і температури -20
d = 1,563 тонн/кубометр - це густина СДОР (додаток 3)
h = 2-0,2 = 1,8 (метри)
h - це висота шару розлитого хлоруу на підстилаючу поверхню, h = 0,05 м.
Якщо розлив відбувається у піддон або обваловку, то h = H - 0,2 м, де Н - висота піддону чи обваловки, м.
Q (e2) = (1-0,18)*0,052*1*1,67*1*1,74*10*1/(1,563*1,8)= 0,04404 (тонн)
ПУНКТ 3. Із додатку 1 глибина зони зараження первинною хмарою Г 1 дорівнює
при Q(e1) = 0,54 (тонн)
при Швидкість вітру, м/с = 3
Г 1 = 3,672 (кілометрів)
ПУНКТ 4. Із додатку 1 глибина зони зараження вторинною хмарою Г 2 дорівнює
при Q (e2) = 0,04404 (тонн)
при Швидкість вітру, м/с = 3
за пропорцією:
0,1 (тонн) - 0,68 (кілометрів)
0,04404 (тонн) - х (кілометрів)
х = 0,04404*0,68/0,1= 0,299475 (кілометрів)
Г 2 = 0,299475 (кілометрів)
ПУНКТ 5. Повна глибина зони зараження:
Г = Г 2 + 0,5*Г 1
Г 2 = МАКСИМУМ (Г2;Г1) = 3,672
Г 1 = МІНІМУМ (Г2;Г1) = 0,299475
Г = 3,821737 (кілометрів)
Порівнюємо значення Г з даними додатку 2.
При Швидкість вітру, м/с = 3
Це – 64 (кілометрів)
Це - граничне значення глибини перенесення повітря за 4 год при різних швидкостях вітру. Вибираємо найменше поміж табличним 64 км та розрахованим 3,821737 (кілометрів)
Мінімум (3,821737;64) = 3,821737
ПУНКТ 6. Визначимо час надходження хмари зараженого повітря до ОНГ:
T надходження = x / V
х = Відстань від ХНО до ОНГ, км = 3
За додатком 6 при інверсія при Швидкість вітру, м/с = 3 V = 16 км/год
T надходження = 3/16= 0,1875 (години)
T надходження = 3/16*60 = 11,25 (хвилин)
ПУНКТ 7. Визначимо площу зони хімічного ураження:
S = П * Г * Г / n
П = 3,14 - число "Пі", нескінченний дріб
П = 3,14
Г = 3,821737 (кілометрів)
n при
Швидкість вітру, м/с = 3
n = 8 (сторінка 7)
S = 3,14*3,8217371*3,716921/8= 5,732728 (кв км)
ПУНКТ 8. Визначимо тривалість уражаючої дії хлору.
Тривалість уражаючої дії СДОР залежить від часу її випаровування із площі розливу.
T = (h * d) / (K2 * K4 * K7)
h = 1,8 (метри)
d = 1,563 тонн/кубометр - це густина СДОР (додаток 3)
K2 = 0,052 із додатку 3 для хлору
K4 = 1,67
із додатку 4, швидкість вітру, м/с = 3
K7 = 0,3 із додатку 3 для хлору і температури -20
Т = (1,8*1,563)/(0,052*1,67*0,3)= 107,9917 (години)
Т = (0,8*0,681*60)/(0,025*1,33*1) = 6479,503 (хвилин)
Так як повна глибина зони зараження 3,821737 км більша за відстань від ХНО до ОНГ 3 км, то ОНГ (об’єкт народного господарства) попав у зону уражаючої дії СДОР і відповідно є втрати персоналу ОНГ.
Список використаної літератури
1) Цивільна оборона: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи на тему «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання./ М.М. Яцюк, В.М. Пелих, О.І. Прокопенко. – К.: НУХТ, 2002. – 20 с.
2) Цивільна оборона: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт для студентів всіх спеціальностей денної форми навчання./ Уклад. М.М. Яцюк. – К.: УДУХТ, 1999. – 20 с.
Національний університет харчових технологій
Кафедра охорони праці та цивільної оборони
Контрольна робота
з дисципліни: “Цивільна оборона”
Джерела іонізуючих випромінювань
Виконала:
студентка 6 курсу
(з.ф.н.) спеціальність МЗЕД
Жур Ольга
Перевірив:
Викладач
Заєць Віра Анатоліївна
Київ – 2009
Зміст
Теоретичне питання. Джерела іонізуючих випромінювань
Розрахункова робота № 1 «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» (за методичкою № 6058), варіант 3
Розрахункова робота № 2 «Прогнозування і оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС з викидом радіонуклідів в атмосферу» (за методичкою № 5391), варіант 3
Список використаної літератури
Теоретичне питання. Джерела іонізуючих випромінювань
Іонізуюче випромінювання — це будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).
Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існування Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.
Термін "іонізуюче випромінювання" характеризує будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).
Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і викликають зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними.
Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існування Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини почав досліджуватися після відкриття явища радіоактивності у 1896 р. французьким вченим Анрі Беккерелем, а потім досліджений Марією та П'єром Кюрі, які в 1898 році дійшли висновку, що випромінювання радію є результатом його перетворення на інші елементи. Характерним прикладом такого перетворення є ланцюгова реакція перетворення урану-238 у стабільний нуклід свинцю-206.
Уран-238 → Терій - 234 → Протактиній - 234 → Уран - 234 → Свинець- 206
На кожному етапі такого перетворення вивільняється енергія, яка далі передається у вигляді випромінювань. Відкриттю Беккереля та дослідженню Кюрі передувало відкриття невідомих променів, які у 1895 році німецький фізик Вільгельм Рентген назвав Х-променями, а в подальшому в його честь названо рентгенівськими.
Перші ж дослідження радіоактивних випромінювань дали змогу встановити їх небезпечні властивості. Про це свідчить те, що понад 300 дослідників, які проводили експерименти з цими матеріалами, померли внаслідок опромінення.
Усі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні).
Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв'язку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними. Класифікація іонізуючих випромінювань, яка враховує їх природу, наведена на рис. 1.
 |
Рис. 1. Класифікація іонізуючих випромінювань
Рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (1000 - 1) ∙ 10-12 м. Це випромінювання є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.
Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.
Гальмівне випромінювання - це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.
Рентгенівські промені проходять тканини людини наскрізь.
Гамма (γ)-випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі (1000 - 1) ∙10-10 м.
Джерелом γ -випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю, у-випромінювання проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється воно зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування.
Альфа (а)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з а-частинок (ядер гелію), які утворюються при ядерних перетвореннях і рухаються зі швидкістю близько до 20 000 км/с. Енергія а-частинок - 2-8 МеВ. Вони затримуються аркушем паперу, практично нездатні проникати крізь шкіряний покрив. Тому а-частинки не несуть серйозної небезпеки доти, доки вони не потраплять всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, а-частинки проникають у повітря на 10-11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм.
Бета (β) -випромінювання - це електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром, що виникає при ядерних перетвореннях. Швидкість (3-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність у порівнянні з а-частинками. (3-частинки проникають у тканини організму на глибину до 1-2 см, а в повітрі - на декілька метрів. Вони повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см.
Потоки нейтронів та протонів виникають при ядерних реакціях, їх дія залежить від енергії цих частинок.
Контакт з іонізуючим випромінюванням являє собою серйозну небезпеку для життя та здоров'я людини.
Однак при виконанні певних технічних та організаційних заходів цей вплив можна звести до безпечного.
Енергію частинок іонізуючого випромінювання вимірюють у позасистемних одиницях електрон-вольтах, еВ. 1 еВ = 1,6-10 джоуля (Дж).
Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел випромінювань. Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них неможливо. Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання потрапляють на поверхню Землі з Космосу і надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться у земній корі.
Радіаційний фон, що утворюється космічними променями, дає менше половини зовнішнього опромінення, яке одержує населення від природних джерел радіації. Космічні промені переважно приходять до нас з глибин Всесвіту, але деяка певна їх частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи повторне випромінювання і призводячи до утворення різноманітних радіонуклідів. Опромінення від природних джерел радіації зазнають усі жителі Землі, проте одні з них одержують більші дози, інші — менші. Це залежить, зокрема, від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях залягання радіоактивних порід земної кулі значно вищий від середнього, а в інших місцях — відповідно нижчий. Доза опромінення залежить також і від способу життя людей.
За підрахунками наукового комітету по дії атомної радіації ООН, середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина одержує за рік від земних джерел природної радіації, становить приблизно 350мк Зв, тобто трохи більше середньої дози опромінення через радіаційний фон, що утворюється космічними променями.
Людина зазнає опромінення двома способами — зовнішнім та внутрішнім. Якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його ззовні, то у цьому випадку, говорять про зовнішнє опромінення. А якщо ж вони знаходяться у повітрі, яким дихає людина, або у їжі чи воді і потрапляють всередину організму через органи дихання та кишково-шлунковий тракт, то таке опромінення називають внутрішнім.
Перед тим як потрапити до організму людини, радіоактивні речовини проходять складний маршрут у навколишньому середовищі, і це необхідно враховувати при оцінці доз опромінення, отриманих від того чи іншого джерела.
Внутрішнє опромінення в середньому становить 2/3 ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних джерел радіації. Воно надходить від радіоактивних речовин, що потрапили в організм з їжею, водою чи повітрям. Невеличка частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи (типу вуглець-14, тритій), що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження. В середньому людина одержує близько 180мкЗв/рік за рахунок калію-40, який засвоюється організмом разом із нерадіоактивним ізотопом калію, що є необхідним для життєдіяльності людини. Проте значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншій кількості від радіонуклідів ряду торію-232.
Штучні джерела іонізуючих випромінювань
Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні вибухи, ядерні установки для виробництва енергії, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, прилади апаратури засобів зв’язку високої напруги тощо.
За декілька останніх десятиліть людство створило сотні штучних радіонуклідів і навчилося використовувати енергію атома як у військових цілях — для виробництва зброї масового ураження, так і в мирних — для виробництва енергії, у медицині, пошуку корисних копалин, діагностичному устаткуванні й ін. Усе це призводить до збільшення дози опромінення як окремих людей, так і населення Землі загалом. Індивідуальні дози, які одержують різні люди від штучних джерел іонізуючих випромінювань, сильно відрізняються. У більшості випадків ці дози незначні, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел у багато тисяч разів інтенсивніші, ніж за рахунок природних. Проте слід зазначити, що породжені техногенними джерелами випромінювання звичайно легше контролювати, ніж опромінення, пов'язані з радіоактивними опадами від ядерних вибухів і аварій на АЕС, так само як і опромінення, зумовлені космічними і наземними природними джерелами.
Опромінення населення України за останні роки за рахунок штучних джерел радіації, в основному пов'язане з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС, а також експлуатацією і «дрібними» аваріями на інших АЕС. Про це достатньо багато і докладно написано в літературі.
Серед техногенних джерел іонізуючого опромінення на сьогодні людина найбільш опромінюється під час медичних процедур і лікування, пов'язаного із застосуванням радіоактивності, джерел радіації.
Радіація використовується в медицині як у діагностичних цілях, так і для лікування. Одним із найпоширеніших медичних приладів є рентгенівський апарат. Також все більше поширюються і нові складні діагностичні методи, що спираються на використання радіоізотопів. Одним із засобів боротьби з раком, як відомо, є променева терапія. В розвинених країнах річна колективна ефективна еквівалентна доза від рентгенівських досліджень становить приблизно 1000 Зв на 1 млн. жителів.
Одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань
Серед різноманітних видів іонізуючих випромінювань, як уже зазначалося вище, надзвичайно важливими при вивченні питання небезпеки для здоров'я і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті розпаду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне випромінювання.
Щоб уникнути плутанини в термінах, варто пам'ятати, що радіоактивні випромінювання, незважаючи на їхнє величезне значення, є одним з видів іонізуючих випромінювань. Радіонукліди утворюють випромінювання в момент перетворення одних атомних ядер в інші. Вони характеризуються періодом напіврозпаду (від секунд до млн. років), активністю (числом радіоактивних перетворень за одиницю часу), що характеризує їх іонізуючу спроможність. Активність у міжнародній системі (СВ) вимірюється в бекерелях (Бк), а позасистемною одиницею є кюрі (Кі). Один Кі = 37 х 109Бк. Міра дії іонізуючого випромінювання в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою іонізуючого випромінювання. Останнє визначається для повітря, речовини і біологічної тканини. Відповідно розрізняють експозиційну, поглинену та еквівалентну дози іонізуючого випромінювання.
Експозиційна доза характеризує іонізуючу спроможність випромінювання в повітрі, вимірюється в кулонах на І кг (Кл/кг); позасистемна одиниця — рентген (Р); 1 Кл/кг = 3,88 х 103Р. За експозиційною дозою можна визначити потенційні можливості іонізуючого випромінювання.
Поглинута доза характеризує енергію іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опроміненої речовини. Вона вимірюється в греях Гр (1 Гр=1 Дж/кг). Застосовується і позасистемна одиниця рад (1 рад = 0,01 Гр= 0,01 Дж/кг).
Доза, яку одержує людина, залежить від виду випромінювання, енергії, щільності потоку і тривалості впливу. Проте поглинута доза іонізуючого випромінювання не враховує того, що вплив на біологічний об'єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий. Щоб врахувати цей ефект, введено поняття еквівалентної дози випромінювань. Позасистемною одиницею служить бер (біологічний еквівалент рада). 1 бер = 0,01 Зв.
Розрахункова робота № 1 «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» (за методичкою № 6058), варіант 3
Вихідні дані та значення
Час аварії, год, хв. = 8
Час доби = День
Хмарність = Середня
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Напрямок середнього вітру азимут, град = 30
Час вимірювання рівня радіації (потужність дози) = 10,5
Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До, Рад/годину = 20
Час початкку роботи (входження в зону зараження) Tп, годин = 10,5
Час виконання робіт Т, годин = 3
Установлена доза (задана) радіації Д уст, рад = 12
Тип Реактора = ВВЕР - 1000
Частка викиду РР в атмосферу, % = 30
За таблицею 7 визначаємо категорію (ступінь) вертикальної стійкості атмосфери за:
Хмарність = Середня
Час доби = День
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Це буде конвекція.
За таблицею 8 визначаємо середню швидкість вітру в прошарку поширення радіоактивної хмари при:
Швидкість вітру на висоті 10 м, м/с = 2,2
Вона буде 2 м/с приблизно.
За даними таблиці 4 для :
Тип Реактора = ВВЕР - 1000
Частка викиду РР в атмосферу, % = 30
Швидкість вітру середня, м/с
2 м/с
визначаємо розміри прогнозованих зон забруднення:
Зона М:
Довжина = 338,0 км
Ширина = 82,9 км
Площа = 22000,0 кв км
Зона А:
Довжина = 82,8 км
Ширина = 15,4 км
Площа = 1000,0 кв км
Визначаємо:
а) час, що сплинув після аварії до кінця роботи:
Т к = Т п + Т
Т к - час кінця роботи
Т п - час початку роботи
Т - час роботи
Т к = 10,5 - 8 + 3 = 5,5
б) рівень радіації на одну годину після аварії за даними таблиці 1:
Д 1 = Д 2,5 / К 2,5
К 2,5 = 0,7 для 2,5 годин після аварії за табл 1
Д 2,5 = 20 Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
Д 1 = 20/0,7 = 28,57143 рад/год
в) рівень радіації після закінчення роботи:
Д 5,5 = Д 1 * К 5,5
К 5,5 = 0,508 для 5,5 годин після аварії за табл 1
Д 1 = 28,57143 рад/год
Д 5,5 = 28,57143*0,508 = 14,51429 рад/год
г) дозу радіації, що може отримати особовий склад ЗвКПР і ПХЗ за 3 годин роботи у зонах забруднення:
Д = 1,7 * (Д 5,5 * t 5,5 - Д 2,5 * t 2,5)
t 5,5 = 5,5 години
t 2,5 = 2,5 години
Д = 1,7*(5,5*14,51429-2,5*20) = 50,70857 рад
Визначаємо допустимий час роботи ЗвКПР і ПХЗ на забрудненій РР місцевості.
Знаходимо співвідношення:
А = Д 2,5 / Д зад * К осл * К 2,5
К осл = 1 робота на відкритій місцевості
Д зад = 12 Установлена доза (задана) радіації Д уст,
К 2,5 = 0,7 для 2,5 годин після аварії за табл 1
Д 2,5 = 20
Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
А = 20*1*0,7/12= 2,380952
За таблицею 9 при:
А = 2,380952
Т п = 2,5
Т доп = 0,775 години приблизно.
Визначимо допустимий час початку роботи ЗвКПР і ПХЗ.
Співвідношення:
А =Д 1 / Д зад * К осл
А = 28,57143*1/12= 2,380952
За таблицею 9 при:
А = 2,380952
Т = 3 Час виконання робіт Т, годин
К поч = 0,8 години приблизно.
Знаходимо відвернуту дозу радіації за 15 днів після аварії за формулою:
Д від = 1,7 * (Д 360* t 360 - Д 2,5 * t 2,5)
t 360 = 360 годин
t 2,5 = 2,5 години
Д 2,5 = 20 Виміряний рівень радіації (потужність дози) на початку роботи До,
Д 360 = Д 1 * К 360
К 360 = 0,09 для 360 годин після аварії за табл 1
Д 1 = 28,57143 рад/год
Д 360 = 28,57143*0,09 = 2,571429
Д від = 1,7 *(2,571429*360-20*2,5) = 1488,714 рад
Д від = 1488,714 рад або 14887,14 мЗв
За даними таблиці 10 визначаємо невідкладні контрзаходи. Оскільки Д від = 14887,14 мЗв то необхідно провести укриття, евакуацію, йодну профілактику та обмежити перебування дітей і дорослих на відкритому повітрі.
Висновки та пропозиції
Отже, особовий склад ЗвКПР та ПХЗ може виконувати Р і НР у зоні надзвичайно небезпечного зараження. За 3 годин робота ЗвКПР і ПХЗ може отримати дозу опромінення 50,70857 що перевищує Д зад = 12 рад. Щоб не отримати дозу опромінення більше 12 рад, слід скоротити час роботи в зоні зараження до Т доп = 0,775 години або виконувати роботу з використанням спеціального транспорту. Роботу можна почати через К поч = 0,8 години після аварії.
Розрахункова робота № 2 «Прогнозування і оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС з викидом радіонуклідів в атмосферу» (за методичкою № 5391), варіант 3
Тип СДОР = Хлор
Кількість СДОР, тонн = 10
Метеорологічні умови = Ясно, ніч, -20 град
Швидкість вітру, м/с = 3
Відстань від ХНО до ОНГ, км = 3
Вид сховища = Обваловані
Висота піддону, м = 2
Час від початку аварії, год = 2
Азимут ОНГ, град = 135
Азимут вітру, град = 315
Показник та Результат прогнозування
Джерело забруднення = ХНО
Тип СДОР = Хлор
Кількість СДОР, тонн = 10
Глибина зараження, км = 3,821737
Площа зони зараження, кв км = 5,732728
Площа осередку ураження, кв км = Територія ОНГ
Тривалість уражаючої дії СДОР, хв. = 6479,503
Втрати від СДОР, чол. = 20
ПУНКТ 1. Оскільки обсяг рідкого хлору невідомий, для розрахунків беремо його таким, що дорівнює максимальній кількості хлору у системі, тобто 10 тонн.
Визначимо еквівалентну кількість хлору у первинній хмарі за формулою:
Q(e1) = K1 * K3 * K5 * K7 * Q (o)
K1 = 0,18 із додатку 3 для хлору
K3 = 1 із додатку 3 для хлору
K5 = 1 для інверсії (сторінка 7)
K7 = 0,3 / 1 із додатку 3 для хлору і температури -20
Q (o) = 10
Визначення ступеня вертикальної стійкості атмосфери:
Метеорологічні умови = Ясно, ніч, -20 град
Швидкість вітру, м/с = 3
Це - інверсія за таблицею 1 на сторінці 5.
Q(e1) = 0,18*1*1*0,3*10= 0,54 (тонн)
ПУНКТ 2. Визначимо еквівалентну кількість хлору у вторинній хмарі за формулою:
Q (e2) = (1 - K1) * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * К7 * Q (o) / h * d
K1 = 0,18 із додатку 3 для хлору
K2 = 0,052 із додатку 3 для хлору
K3 = 1 із додатку 3 для хлору
K4 = 1,67 із додатку 4, швидкість вітру, м/с = 3
K5 = 1 для інверсія (сторінка 7)
K6 = 1,74 із додатку 5, час від початку аварії, год = 2
K7 = 0,3 / 1 із додатку 3 для хлору і температури -20
d = 1,563 тонн/кубометр - це густина СДОР (додаток 3)
h = 2-0,2 = 1,8 (метри)
h - це висота шару розлитого хлоруу на підстилаючу поверхню, h = 0,05 м.
Якщо розлив відбувається у піддон або обваловку, то h = H - 0,2 м, де Н - висота піддону чи обваловки, м.
Q (e2) = (1-0,18)*0,052*1*1,67*1*1,74*10*1/(1,563*1,8)= 0,04404 (тонн)
ПУНКТ 3. Із додатку 1 глибина зони зараження первинною хмарою Г 1 дорівнює
при Q(e1) = 0,54 (тонн)
при Швидкість вітру, м/с = 3
Г 1 = 3,672 (кілометрів)
ПУНКТ 4. Із додатку 1 глибина зони зараження вторинною хмарою Г 2 дорівнює
при Q (e2) = 0,04404 (тонн)
при Швидкість вітру, м/с = 3
за пропорцією:
0,1 (тонн) - 0,68 (кілометрів)
0,04404 (тонн) - х (кілометрів)
х = 0,04404*0,68/0,1= 0,299475 (кілометрів)
Г 2 = 0,299475 (кілометрів)
ПУНКТ 5. Повна глибина зони зараження:
Г = Г 2 + 0,5*Г 1
Г 2 = МАКСИМУМ (Г2;Г1) = 3,672
Г 1 = МІНІМУМ (Г2;Г1) = 0,299475
Г = 3,821737 (кілометрів)
Порівнюємо значення Г з даними додатку 2.
При Швидкість вітру, м/с = 3
Це – 64 (кілометрів)
Це - граничне значення глибини перенесення повітря за 4 год при різних швидкостях вітру. Вибираємо найменше поміж табличним 64 км та розрахованим 3,821737 (кілометрів)
Мінімум (3,821737;64) = 3,821737
ПУНКТ 6. Визначимо час надходження хмари зараженого повітря до ОНГ:
T надходження = x / V
х = Відстань від ХНО до ОНГ, км = 3
За додатком 6 при інверсія при Швидкість вітру, м/с = 3 V = 16 км/год
T надходження = 3/16= 0,1875 (години)
T надходження = 3/16*60 = 11,25 (хвилин)
ПУНКТ 7. Визначимо площу зони хімічного ураження:
S = П * Г * Г / n
П = 3,14 - число "Пі", нескінченний дріб
П = 3,14
Г = 3,821737 (кілометрів)
n при
Швидкість вітру, м/с = 3
n = 8 (сторінка 7)
S = 3,14*3,8217371*3,716921/8= 5,732728 (кв км)
ПУНКТ 8. Визначимо тривалість уражаючої дії хлору.
Тривалість уражаючої дії СДОР залежить від часу її випаровування із площі розливу.
T = (h * d) / (K2 * K4 * K7)
h = 1,8 (метри)
d = 1,563 тонн/кубометр - це густина СДОР (додаток 3)
K2 = 0,052 із додатку 3 для хлору
K4 = 1,67
із додатку 4, швидкість вітру, м/с = 3
K7 = 0,3 із додатку 3 для хлору і температури -20
Т = (1,8*1,563)/(0,052*1,67*0,3)= 107,9917 (години)
Т = (0,8*0,681*60)/(0,025*1,33*1) = 6479,503 (хвилин)
Так як повна глибина зони зараження 3,821737 км більша за відстань від ХНО до ОНГ 3 км, то ОНГ (об’єкт народного господарства) попав у зону уражаючої дії СДОР і відповідно є втрати персоналу ОНГ.
Список використаної літератури
1) Цивільна оборона: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи на тему «Оцінка радіаційної обстановки після аварії на АЕС» для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання./ М.М. Яцюк, В.М. Пелих, О.І. Прокопенко. – К.: НУХТ, 2002. – 20 с.
2) Цивільна оборона: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт для студентів всіх спеціальностей денної форми навчання./ Уклад. М.М. Яцюк. – К.: УДУХТ, 1999. – 20 с.
