4 Прогнозирование уровня радиации

Для расчета уровня радиации используются следующие данные:

• мощность ядерного взрыва (или мощность ядерной аварии);

• момент взрыва;

• место (координаты), где произошел взрыв;

• метеорологические условия, при которых произошел взрыв (направление и скорость ветра).

Теоретические зависимости достаточно сложные, поэтому в практических оценках применяется некоторый приближенный подход. В качестве исходных сведений используется полученная на практике зависимость изменения уровня радиации при неко­тором, принятом на «нормативный» уровне мощности наземного ядерного взрыва 1 Мт при скорости ветра V₀ = 50 км/ч. Для прибли­женных оценок данные графических зависимостей можно пред­ставить в виде таблицы 4.

Таблица 4 – Изменение уровня радиации P₀ на оси следа от эпицентра наземного ядерного взрыва мощностью 1 Мт при скорости ветра 50 км/ч

Расстояние R, км	80	100	120	140	160	180	200	220	240	260	280	300
Уровень радиации, А, Р/ч	320	195	100	60	40	27	18	13	9,5	7,3	5,6	4,5

Используя табличные данные, можно достаточно точно спрогнозировать возможный уровень радиации для реальных условий.

Алгоритм оценки уровень радиации:

1. Для некоторого расстояния R(x) определяется эталонный уровень радиации Р₀ (уровень радиации при мощности взрыва q₀ = 1 Мт и средней скорости ветра, направленного на объект V₀ = 50 км/ч).

2. Используя зависимость уровня радиации от скорости ветра, вносим корректировку в значение уровня за счет реальной скорости ветра (V):

, (4)

3. Или если известная величина мощности взрыва, используя зависимость уровня радиации от величины мощности взрыва вносим корректировку в значение уровня радиации Р за счет величины мощности взрыва:

, (5)

4. Определяя время, прошедшее после взрыва, при определенной скорости ветра рассчитываем время выпадения радиоактивных осадков на объект (R – расстояние в км, таблица 4):

, (6)

5. Учитывая спад радиоактивности по уравнению 2, рассчитываем возможный уровень радиации на время проведения в зоне выпадения осадков.

5 Определение зоны заражения по известному уровню радиации

Границы зоны радиоактивного заражения определяется уровнем радиации на 1 ч после взрыва (аварии), т.е. дозой, полученной за 1 час после взрыва, до времени полного распада радиоактивных веществ. В таблице 5 представлены периоды полураспада биологически значимых продуктов взрыва.

Доза радиации за время от t₁ до t₂ определяется зависимостью вида:

, (7)

где Д – доза радиации, Рентген; Рср = (Рн + Рк) : 2, Рн – уровень радиации в начале, Рк – уровень радиации в конце облучения, Косл – кратность ослабления для -излучения, принимается равной 1,5; Т – время облучения.

Таблица 5 – Биологически значимые продукты взрыва

Элемент	Т1/2	Элемент	Т1/2	Элемент	Т1/2	Элемент	Т1/2
Kr-85	10,7 лет	I-129	1,6·107 лет	Nb-95	35,0 сут.	Ba-140	12,7 сут.
Kr-85m	4,5 ч	I-131	8,02 сут.	Zr-95	64,0 сут.	Ce-141	32,5 сут.
Kr-87	1,3 ч	I-133	20,9 ч	Ru-103	39,2 сут.	Pr-143	13,6 сут.
Kr-88	2,8 ч	I-135	6,6 ч	Ru-106	1,0 год	Ce-144	286 лет
Xe-133	5,2 сут.	Sr-89	50,6 ч	Te-129m	33,6 сут.	Eu-55	4,7 лет
Xe-133m	2,2 сут.	Sr-90	29,2 года	Сs-134	2,1 года
Xe-135	9,1 ч	Y-91	58,5 сут.	Cs-137	30,0 лет

На рисунке 2 схематически представлены зоны заражения, характеризуемые конкретными значениями уровней радиации и полученной дозы. При движении людей по различным участкам зоны заражения доза вычисляется как сумма составляющих зон для каждого участка пути. Зная границы зон радиации и пути движения людей, необходимо вычислить допустимое время пребывания в зонах, используя таблицы 6.

Рисунок 2 – Зоны радиоактивного заражения местности

Допустимое время пребывания можно рассчитать как:

, (8)

где t_вх – время прошедшее после взрыва, ч; А – уровень радиации на входе в зону, Р/ч.

Таблица 6 - Допустимое время пребывания в зараженном районе

Время, прошедшее после взрыва (tвх), ч	А – уровень радиации на входе в зону, Р/ч
	0,2	0,3	0,5	0,8	1	2	6
	Допустимое время пребывания в зараженном районе, ч или мин.
0,5	0-15	0-22	1-02	2-56	5-56	15-62	-
1	0-14	0-22	0-42	1-23	2-03	11-52	-
2	0-13	0-20	0-35	1-02	1-23	4-06	3,2-19
3	0-12	0-19	0-34	0-57	1-17	3-13	35-35
4	0-12	0-19	0-32	0-54	1-10	2-46	19-48
5	0,12	0,19	0,32	0,53	1,08	2-35	14-45
6	0-12	0-19	0-32	0-52	1-06	2-29	12-19
7	0-12	0-18	0-31	0-51	1-05	2-24	10-55
8	0-12	0-18	0-31	0-51	1-05	2-20	10-02
10	0-12	0-18	0-31	0-50	1-04	2-16	8-57
12	0-12	0-18	0-31	0-50	1-03	2-13	8-19
24	0,12	0-18	0-30	0-40	1-02	2-06	7-01

Таблица 7 – Шкала степени облучения человека

Доза облучения, Зв (бэр*)	Последствия от полученной дозы облучения
4,5 (450)	Тяжелая степень лучевой болезни (погибают 50%)
1 (100)	Нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни
0,75 (75)	Кратковременные изменения состава крови
0,30 (30)	Облучения при рентгеноскопии желудка
0,25 (25)	Допустимое аварийное разовое облучение персонала
0,10 (10)	Допустимое аварийное разовое облучение населения
0,05 (5)	Допустимое облучение персонала в нормальных условиях за год
0,03 (3)	Облучение при рентгенографии зубов
1 мЗв/год	Допустимое облучение населения в нормальных условиях
2,4 мЗв/год	Фоновое облучение за год

* - 1 бэр = 10^-2 Зв

Материалы и оборудование. Методические пособия, справочные таблицы по дозиметрии, калькулятор

Цель: освоить методику оценки радиационной обстановки на промышленном объекте после ядерного взрыва

Задания

1. Определить уровень радиации на расстоянии 200 км от эпицентра наземного ядерного взрыва мощностью 19 Мт, если скорость ветра 70 км/ч (уровень радиации для стандартных условий 18 р/ч, коэффициент спада уровня радиации 0,267).

3. Определить уровень радиации на расстоянии 80 км от эпицентра наземного ядерного взрыва мощностью 5 Мт, если известно, что скорость ветра 85 км/ч (уровень радиации для стандартных условий 320 р/ч), а также, что с момента взрыва прошло 2 суток.

5. Рассчитать допустимое время пребывания, спустя 24 часа после взрыва на открытой местности если уровень радиации на входе в радиоактивную зону составляет 0,5 Р/ч.

Вопросы для самоконтроля

1. Охарактеризуйте особенности радиоактивного заражения местности.

2. Что является источником ионизирующего излучения? Какие виды ионизирующего излучения вам известны?

3. Какие виды ядерных взрывов вы знаете? В чем особенности распределения радионуклидов при различных взрывах?

4. Охарактеризуйте опасность радиоактивного воздействия различных видов ионизирующего излучения.

5. Что такое тротиловый эквивалент? Что позволяет оценить величина тротилового эквивалента?

6. Как можно оценить степень радиоактивного заражения?

7. Что нужно знать для того, чтобы сделать прогноз уровня радиации?

Лабораторное занятие 3

Оценка доз облучения организма человека, находящегося в условиях радиоактивного загрязнения

1 Определение видов и схем распада радионуклидов

2 Определение экспозиционной дозы фотонного излучения, поглощенной и эквивалентной дозы в организме

3 Определение поглощенной дозы в органах и тканях

4 Определение эффективной дозы внутреннего облучения организма человека