4.4. Характеристики зон радіоактивного зараження

Радіоактивне зараження (забруднення) місцевості, приземного шару атмосфери, повітряного простору, води та інших об’єктів виникає внаслідок випадання радіоактивних речовин із хмари ядерного вибуху. Відомо, що в районі ядерного вибуху виникають великої потужності потоки повітря, спрямовані вгору і до його центру.

Рис. 4.1. Схема руху радіоактивної хмари і виникнення шлейфу

Частинки ґрунту захоплюються цими потоками разом з розташованими на них радіоактивними речовинами і потрапляють у хмару ядерного вибуху. (Під час ядерного вибуху велика частина радіоактивних речовин випаровується, а потім конденсується на розплавлених частинках ґрунту).

Хмара ядерного вибуху (рис. 4.1) з великою швидкістю піднімається на висоту, яка залежить від потужності вибуху. Об’єм (розмір) хмари ядерного вибуху внаслідок різниці температур зовнішнього і внутрішнього повітря збільшується. При підйомі вгору температури стають рівними і піднімання радіоактивної хмари припиняється. Наприклад, внаслідок вибуху потужністю 1 млн. тонн (1 мегатонна) швидкість піднімання радіоактивної хмари в перші 20 с зростає.

Дані про розміри і висоти піднімання радіоактивної хмари в залежності від потужності ядерного вибуху представлені у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Характеристики радіоактивної хмари

Потужність ядерного вибуху, кт	Максимальна висота підйому хмари, км	Розміри радіоактивної хмари, км
		Висота	Діаметр
1 10 100 1000 10000	3,5 7,0 12 19 25	1,3 2,0 4,5 8,5 15	2,0 4,0 10 22 43

У хмарі ядерного вибуху дуже багато радіоактивних частинок різних розмірів. Після припинення підйому радіоактивної хмари з неї починають випадати на поверхню території, де вона виникла і куди зноситься вітром, радіоактивні речовини. Виникає радіоактивне забруднення (зараження) місцевості. Значення радіоактивного зараження як вражаючого фактора ядерного вибуху визначається тим, що високі рівні радіації можуть спостерігатись не лише в районі вибуху, а й на великих відстанях від вибуху. Воно може досягати десятків і сотень кілометрів. Радіоактивне зараження місцевості може бути небезпечним протягом декількох діб, тижнів і місяців після ядерного вибуху. На місцевості, яка потрапляє під радіаційне зараження, внаслідок ядерного вибуху, виникають дві ділянки: вибуху і сліду хмари. Відбувається осідання радіоактивних частинок під дією сили тяжіння. За час свого осідання кожна окрема частинка під дією вітру буде віднесена від центру вибуху в горизонтальному напрямку на відстань:

км (4.1)

де:

• – час осідання радіоактивних частинок у годинах;

• υ – швидкість вітру, км/год.

(4.2)

де:

• – висота хмари, з якої осідають радіоактивні частинки, км;

• _сер – середня швидкість перенесення радіоактивних частинок, км/год.

Відстань, на яку розповсюдиться радіоактивна хмара, визначається за формулою:

, км (4.3)

Час початку випадання радіоактивних частинок на земну поверхню визначається за формулою:

_(4.4)

де:

• R – відстань об’єкту від центру вибуху, м;

• – швидкість перенесення вітром радіоактивної хмари, м/с.

Об’єм повітряного простору, який займають радіоактивні частинки, що випадають із хмари ядерного вибуху, називаються шлейфом. Спочатку з хмари випадають крупніші частинки, які мають високий ступінь активності. Із збільшенням відстані від місця вибуху випадають дрібніші частинки з меншим ступенем активності.

Внаслідок випадання радіоактивних речовин на місцевості виникають небезпечні зони. Їх умовно можна поділити на чотири зони: А, Б, В і Г (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Зони радіоактивного забруднення

Зона А – зона помірного радіоактивного зараження. Рівень радіації на її зовнішній межі 8 Р/год, на внутрішній – 80 Р/год. Доза випромі­ню­вання до повного розпаду радіоактивних речовин на зовнішній межі Д = 40 Р, на внутрішній – 400 Р. Площа зони А становить близько 70 – 80 % площі радіоактивного зараження. В зоні А роботи на виробничих підприємствах не зупиняють. На відкритій місцевості в середині зони і на її внутрішній ме­жі роботи припиняються. Населення діє згідно з режимом радіаційного захисту, прийнятим для даної місцевості, і рішенням начальника і шта­бу ЦЗН.

Зона Б – зона сильного радіоактивного зараження. Рівень радіації на зовнішній межі – 80 Р/год, на внутрішній – 240 Р/год. Доза випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин на зовнішній межі – 400 Р, а на внутрішній – 1200 Р. Площа зони Б становить близько 10% площі радіоактивного зараження. В зоні Б роботи на виробничих підприємствах припиняються на 1 добу і більше – згідно з режимом радіаційного захисту, прийнятим для даної території, а також згідно із рішенням керівництва ЦЗН (начальників ЦО області, району, штабів ЦЗН).

Зона В – зона небезпечного радіоактивного зараження. Рівні радіації на зовнішній межі – 240 Р/год, на внутрішній – 800 Р/год. Доза випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин на зовнішній межі – 1200 Р, на внутрішній – 4000 Р. Площа зони В становить близько 8–10% площі радіоактивного зараження місцевості. Для захисту населення від радіаційного опромінення використовуються сховища і протирадіаційні укриття, а також засоби індивідуального захисту органів дихання. Роботи на промислових підприємствах припиняються на 1–4 доби і більше – згідно з режимом радіаційного захисту і рішенням керівництва цивільної оборони. Зона Г – зона надзвичайно небезпечного зараження. На зовнішній межі зони Г рівень радіації становить 800 Р/год, а доза випромінювання до повного розпаду радіоактивних речовин – 4000 Р. Роботи в зоні Г припиняються, населення укривається у сховищах і протирадіаційних укриттях і діє згідно з вказівками керівників ЦЗН , які передаються через штаби ЦЗН. Рівні радіації на зовнішніх і внутрішніх межах зон радіоактивного зараження взяті через одну годину після ядерного вибуху. Відомо, що процес безперервного розпаду радіоактивних речовин викликає спад рівнів радіації протягом певного часу. Особливо різко зменшується рівень радіації в першу годину після ядерного) вибуху. Зміна радіації на зараженій місцевості розраховується за формулою:

Р/год. (4.5)

де:

• – рівень радіації на заданий час t, Р/год;

• Р_l – рівень радіації через одну годину після ядерного вибуху, Р/год;

• t – час, який пройшов після ядерного вибуху, год.

Використовуючи закономірність спаду рівнів радіації протягом певного часу після ядерного вибуху, можна розв’язувати основні завдання щодо оцінки радіаційної обстановки.

На рис. 4.3 подано графік зменшення рівня радіації на місцевості зараженій радіоактивними речовинами, протягом певного часу.

Місцевість вважається зараженою, якщо рівень радіації через одну годину після вибуху становить: у мирний час – 0,2 Р/год, у воєнний час –0,5 Р/год. Радіаційні враження можуть бути зовнішніми і внутрішніми.

При зовнішньому опроміненні на людей діють випромінювання, джерелом яких є радіоактивні речовини, що знаходяться на поверхні землі і навколишніх предметах. Основну частку опромінення складають гамма-промені. При попаданні на відкриті ділянки тіла людини значної кількості альфа- і бета-активних речовин виникають радіаційні опіки. Внутрішнім називається таке опромінення, при якому радіоактивні речовини, що пот­рапили в організм, діють на внутрішні органи і тканини. Радіоактивні речовини в організм людини проникають із зараженим повітрям, водою, продуктами харчування. При цьому найбільшу іонізацію проявляють альфа- і бета-активні речовини. Ступінь враження при внутрішньому опроміненні залежить від кількості радіоактивних речовин, які потрапили в організм, періоду їх напіврозпаду, здатності всмоктуватися слизовими оболонками органів дихання і шлунково-кишкового тракту, типу і характеру енергії випромінювання, швидкості виведення їх з організму. При вживанні продуктів харчування і води, заражених радіоактивними речовинами, до 90% їх виводяться з організму в перші дні, а ті, що залишились в організмі, знаходяться в крові. При надходженні радіоактивних речовин в організм з повітрям основна їх маса осідає на слизових оболонках органів дихання, частково проковтується із слиною.

Рис. 4.3. Графік зменшення рівня радіації на місцевості

Найдрібніші частинки проникають в альвеоли, осідають у них і всмоктуються в кров. Радіоактивні речовини, які потрапили в організм людини, розподіляються по органах і тканинах. Частина з них (стронцій, уран, ітрій, плутоній, цирконій тощо) накопичуються в кісткових тканинах; інша частина (лантан, церій, прометій і інші) накопичуються в нирках і печінці. Деякі радіоактивні речовини (цезій, рутеній, телур, плутоній тощо) розповсюджуються в організмі рівномірно, радіоактивний йод накопичується у щитовидній залозі.

Ураження від внутрішнього опромінення можуть бути, як і при зовнішньому опроміненні, чотирьох ступенів. Однак є характерні особливості. Внаслідок того, що опромінення окремих органів є нерівномірним, виникають місцеві запальні процеси. При середніх і важких захворюваннях на променеву хворобу період розвитку хвороби і лікування більш тривалий. У тяжких випадках ураження може випадати волосся і виникати зовнішні крововиливи.

Відомо, що організм людини має можливість відновлювати клітини, які загинули при незначному опроміненні. У випадках отримання великих доз радіації організм людини не встигає відновлювати клітини і виникає захворювання. Ступінь ураження людини залежить не тільки від величини дози, а й від часу, протягом якого вона отримана.

Дози радіації, отримані за короткий проміжок часу, викликають більш сильні враження, ніж ті, які мають ту саму величину, але отримані протягом тривалого часу. Це пояснюється тим, що у випадку, коли людина опромінюється поступово, її організм встигає відновлювати загиблі клітини. Радіаційні враження, які завдаються внаслідок радіоактивного опромінювання, можуть виникати разом з опіками і травмами. У деяких випадках зовнішнє і внутрішнє опромінювання будуть діяти одночасно. При таких обставинах стан враження стає гіршим, а лікування значно затягується. Людина протягом життя підлягає фоновому опромінюванню, яке включає космічне випромінювання, опромінювання радіоактивними речовинами, наявними в організмі людини, в навколишніх предметах побуту і середовищі. Величина фонового випромінювання може змінюватися в залежності від місцевості і часу.

Людина в повсякденному житті постійно отримує дози радіації, однак негативної дії вони не викликають. Наприклад, при флюорографії людина отримує дозу опромінювання 370 мі­лі­рентген (370 мбер), при рентгенографії зубів – ЗР (3 бера), при перельоті літаком на відстань 2400 км – 1 мілірентген (1 мбер), при рентгенос­копії шлунка – 30 рентген (30 бер) – місцеве, при перегляді телевізійних передач протягом 3 годин – 0,5 мілірентгена (0,5 мбер).

Допустимою сумарною дозою опромінювання протягом чотирьох діб на воєнний час встановлено 50 рентген (50 бер). На мирний час у випадку аварії на АЕС з викидом радіоактивних речовин встановлено такі допустимі дози опромінення: 5 Р (5 бер) – для персоналу АЕС в нормальних умовах за рік.