Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

771

Экраны для защиты от бета-излучения изготавливают из материалов с

малой атомной массой (например, алюминия, дюралюминия) или из плекси-

глаза. Толщину экрана определяют с учетом максимального пробега l (мм)

бета-частиц (для алюминия при энергии бета-частиц Е=0,1÷0,6 МЭВ пробег l

=0,07 ÷ 1 мм). При этом надо учитывать, что при прохождении бета-частиц

через вещество возникает тормозное излучение. Поэтому для защиты от бета-

излучений высоких энергий экран снаружи покрывают слоем тяжелого мате-

риала (например, свинца) для поглощения тормозного излучения (см. рис. 1).

Более сложно осуществить защиту от внешнего гамма-излучения, про-

никающая способность которого гораздо выше, чем у альфа- и бета-

излучений. Защитные устройства только снижают величину дозы этого из-

лучения в любое число раз. Материалы защитных устройств – вещества с

большой атомной массой и высокой плотностью: свинец, вольфрам, чугун,

сплавы меди. Стационарные ограждения лучше всего изготовлять из бетона и

баритобетона (рис. 1).

В расчетах экранов по формулам, таблицам, номограммам используют

понятие кратности ослабления. Ослабление потока гамма-излучения от то-

чечного источника происходит по экспоненциальному закону

)d(lxpJJ

оd

µ−= ,

где J

–интенсивность потока (доза или мощность дозы) ослабленного слоем

вещества толщиной d, см; J

– начальная интенсивность потока; µ - линей-

ный коэффициент ослабления, см

-1

, для узкого монохроматического излуче-

ния.

Кратность ослабления интенсивности потока (дозы, мощности дозы)

К =

Для ослабления потока гамма-излучения в К раз необходимая толщина

экрана составляет

µ= КId

nк

В универсальных таблицах Н.Г. Гусева толщина защиты для опреде-

ленного материала поглотителя зависит от кратности ослабления и энергии

для определения толщины защиты от гамма-излучения радия (см. рис. 2).

Защиту от гамма-излучения можно осуществить также временем, рас-

стоянием, качеством радиоактивного вещества. Для обеспечения безопасно-

сти доза облучения не должна превышать предельно-допустимой дозы (ПДД)

5 бэр/год. Для лиц, занятых с работой с изотопами, мощность дозы (при 36-

772

часовой рабочей неделе) не должна превышать 0,1 бэр в неделю, или 2,8

мбэр/ч. Безопасность при работе без защитных экранов будет соблюдена при

соотношении Мτ/R

≤20, где М – гамма-эквивалент, мг-экв Ra; τ - продолжи-

тельность рабочего дня, ч; R- расстояние от источника, м.

Поглощение веществом нейтронного излучения проходит в два этапа:

вначале быстрые нейтроны в результате упругих столкновений с ядрами (во-

дорода) рассеиваются, энергия нейтронов уменьшается до тепловой, а затем

тепловые нейтроны при неупругих взаимодействиях поглощаются средой.

Для защиты от нейтронного излучения применяют воду, парафин, а также

графит, бериллий и др. Нейтроны малой энергии поглощаются бором и кад-

мием, поэтому для защиты в бетон добавляют соединения бора: буру, коле-

манит. При поглощении нейтронов происходит искушение гамма-квантов.

Для комбинированной защиты применяют смеси тяжелых материалов с во-

дой или водородсодержащими материалами, а также комбинациями слоев

тяжелых и легких материалов: железо-вода, свинец-вода, свинец-полиэтилен

и т.п. Толщину экрана определяют по таблицам или расчетом.

Оценка и организация защиты при радиационных авариях

Оценки радиационной обстановки при авариях на радиационно-

опасных объектах основываются на классификации этих аварий по их ра-

диологической значимости, где в качестве критерия используют уровни эф-

фективной эквивалентной дозы за первые 10 суток после аварии. При этом

выделяют 4 класса тяжести аварий:

1 класс тяжести аварии – менее 0,14 мЗв

П класс- в пределах 0,15 мЗв

Ш класс – в пределах 5,50 мЗв

1У класс - в пределах 50 мЗв.

В авариях на радиационно-опасных объектах различают четыре фазы:

начальную, раннюю, промежуточную и позднюю.

Начальная фаза аварии является периодом времени, предшествующим

началу выброса (сброса) радиоактивности в окружающую среду, или перио-

дом обнаружения возможности облучения населения за пределами санитар-

но-защитной зоны предприятия. В отдельных случаях подобная фаза может

не существовать вследствие своей быстротечности.

Ранняя фаза аварии (фаза “острого” облучения) является периодом соб-

ственного выброса (сброса) радиоактивных веществ в окружающую среду

или периодом формирования радиационной обстановки непосредственно под

влиянием выброса (сброса) в местах проживания или размещения населения.

Продолжительность этого периода может составлять от нескольких минут до

773

нескольких часов в случае разового выброса, до нескольких суток в случае

продолжительного выброса (сброса). Продолжительность ранней фазы при-

нято принимать равной 1 суткам.

Промежуточная фаза аварии охватывает период, в течение которого

нет дополнительного поступления радиоактивности из источника выброса

(сброса) в окружающую среду, и в течение которого принимаются решения

о введении или продолжении ранее принятых мер радиоактивной защиты на

основе измерений уровня радиоактивности и оценке доз внешнего и внут-

реннего облучения населения. Промежуточная фаза начинается с момента

выброса до нескольких суток, недель или больше.

Поздняя фаза аварии (фаза восстановления) характеризуется периодом

возврата к условиям нормальной жизнедеятельности населения и может

длиться от нескольких недель до нескольких лет или десятилетний в зависи-

мости от мощности и радионуклидного состава выброса, характеристик и

размеров загрязненного района, эффективности мер радиационной защиты.

Для принятия мер радиационной защиты при авариях на радиационно-

опасных объектах осуществляется зонирование загрязненной территории на

разных фазах аварии, схемы которых представлены на рис. 3.

Для принятия необходимых мер защиты населения от радиационного

воздействия в случае аварии ядерного реактора приняты следующие крите-

рии (табл. 6).

Таблица 6

Защитные ме-

ры

Дозовые пределы, мЗв

Все тело Отдельные

органы

Ниж-

ний

уро-

вень

Верх-

ний

уро-

вень

Ниж-

ний

уро-

вень

Верх-

ний

уро-

вень

Ранняя фаза аварии. Доза прогнозируется на пер-

вые 10 суток

Укрытие, за-

щита органов

дыхания и

кожных покро-

вов

500

Йодная профилактика

Взрослые

Дети, беремен-

ные женщины

500

250

774

Эвакуация

Взрослые

Дети, беремен-

ные женщины

500

200

5000

500

Промежуточная фаза аварии, доза прогнозирует-

ся за первый год

Ограничение

потребления

загрязненных

продуктов и

питьевой во-

ды

Переселение

или эвакуаци-

ххх

50 500 Не устанавли-

вается

- только для щитовидной железы;

- прогнозируется доза внутреннего облучения за 1 год от радионуклидов,

потребляемых с пищей и водой в течение первого года;

***

- прогнозируется доза внешнего и внутреннего облучения в течение пер-

вого года.

Если прогнозируемое облучение достигается или превосходит верхний

уровень, то проведение защитных мер является обязательным. Когда прогно-

зируемое облучение не превосходит нижний уровень, то защитные меры

проводить не требуется.

В зависимости от длительности каждой фазы аварии, вводимые меры

радиационной защиты могут быть различными по срокам принятия решения

и срокам их проведения. При этом различают превентивные (предупреж-

дающие) меры защиты, которые при достаточности времени могут быть вве-

дены на начальной фазе аварии, чрезвычайно экстренные, возможны на ран-

ней фазе аварии, экстренные, осуществляемые на промежуточной фазе, и

плановые, относящиеся к поздней фазе аварии. Чрезвычайно экстренные и

экстренные меры могут не вводиться, если тяжесть аварии не превышает П

класса.

Последовательность осуществления всех мер радиационной защиты

должно быть связано с уточненным территориальным и временным зониро-

ванием всего загрязненного района. При этом в качестве дозовых критериев

для принятия решения о введении соответствующих мер и критериев района

можно установить значения эффективной эквивалентной дозы (табл. 7).

775

Таблица 7

Зонирование территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению, в

процессе принятия решений о мерах радиационной

защиты населения в различных фазах

Фазы

аварии

Территориальная

зона мер защиты

Основа для при-

нятия решения

Ранняя Зона чрезвычайно

экстренных мер

(аварии Ш-1У

классов)

Сопоставление

прогнозируемых

доз за первые 10

суток с дозовыми

критериями для

ранней фазы (см.

табл. 6)

Проме-

жуточ-

ная

Зона экстренных

мер (аварии Ш-1У

классов)

Сопоставление

прогнозируемых

доз за первый год

с дозовыми кри-

териями для про-

межуточной фазы

(см. табл.)

Поздняя

Зона плановых мер

(аварии П-1У клас-

сов)

Сопоставление

прогнозируемых

доз с пределом

индивидуальной

дозы за жизнь,

равной 350 мЗв

(35 бэр)

К превентивным мерам радиационной защиты населения относят зара-

нее предусмотренные меры, включающие в качестве основных предупрежде-

ние людей о возможном появлении радиоактивности в окружающей среде,

принятия решения об эвакуации населения и его укрытия в убежищах, снаб-

жение людей препаратами стабильного йода.

К чрезвычайно экстренным мерам относят: укрытие населения в убе-

жищах, экстренную эвакуацию, ограничение свободного перемещения лю-

дей, применение препаратов стабильного йода (при выбросе в атмосферу ра-

диоактивного йода).

К экстренным мерам защиты относят: эвакуацию населения (удаление

населения из районов радиационного воздействия при условии его возвраще-

ния в близком будущем); его экстренное отселение, т.е. удаление из района

радиационного воздействия сроком около 1-2 лет для предотвращения хро-

776

нического облучения, при этом его возвращение в ближайшие 1-2 года не

ожидается; ограничение перемещения населения; ограничение на отдельные

виды хозяйственной деятельности; введение контроля за уровнем радиоак-

тивного загрязнения пищевых продуктов и питьевой воды; введение измене-

ний в систему поставок и распределения продовольствия.

Плановые меры радиационной защиты носят долговременный, много-

летний характер, так как при попадании в окружающую среду долгоживущих

радионуклидов длительность поздней фазы может достигать 10 лет и более.

Плановые меры направлены на обеспечение радиационной безопасности на-

селения, продолжающего оставаться в зоне радиационного воздействия. К

плановым мерам относят: введение радиационного и радиационно-

медицинского контроля за населением; изменение жизнедеятельности насе-

ления с введением ограничений на отдельные этапы и виды деятельности;

внедрение специальных технологий в сельском, лесной, рыбном хозяйствах и

в перерабатывающей промышленности с целью снижения уровней радиоак-

тивного загрязнения продукции; осуществление мероприятий по дезактива-

ции территории производственных и жилых зон, транспорта, средств и ору-

дий труда, зданий и сооружений, а также мероприятий по пылеподавлению.

Одной из важнейших систем при ликвидации последствий аварий

на радиационно-опасных объектах является система радиационного контро-

ля. Она предназначена для оценки радиационной обстановки в ходе аварии и

после нее. Количественные показатели радиационной обстановки должны

входить в оценку доз потенциального облучения населения, поэтому инфор-

мация должна быть своевременной, достаточной и достоверной.

3.2. ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИ И ЗАЩИТА ПРИ ВЫБОРАХ ТОКСИЧНЫХ

ВЕЩЕСТВ

Заражение местности токсичными веществами возможно в результате

аварий на технологических емкостях и хранилищах, при транспортировке

железнодорожным, трубопроводным и другим транспортом, а также в случае

разрушения химически опасных объектов (ХОО).

Зоной заражения называется территория, на которой концентрация ток-

сичного вещества достигает значений, опасных для жизни людей. Площадь

зоны возможного заражения – площадь территории, в пределах которой под

воздействием ветра переменного направления может перемещаться облако

вещества. Внешние границы зоны заражения рассчитываются по пороговой

токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека, вызы-

вающей начальные симптомы поражения. Предельное время пребывания лю-

дей в зоне заражения и продолжительность сохранения метеорологических

условий – 4 часа. По истечении этого времени прогноз обстановки должен

уточняться.

777

Учитывается возможность образования первичного облака, возникаю-

щего в результате мгновенного (за 1-3 мин.) перехода в атмосферу части ве-

щества при разрушении емкости, и вторичного облака, возникающего в ре-

зультате испарения разлившегося вещества. Для сниженных газов проводят-

ся отдельные расчеты первичного и вторичного облаков, для сжатых газов –

только первичного, для ядовитых жидкостей – только вторичного.

При расчете масштаба заражения учитывается общее количество ток-

сичного вещества на объекте и размещения его в технологических емкостях

и трубопроводах, количество выброшенного в атмосферу вещества (прини-

мают равным количеству вещества в максимальной по объему емкости), ха-

рактер разлива вещества, метеорологические условия (температура воздуха,

скорость ветра, степень вертикальной устойчивости воздуха). При заблаго-

временном прогнозировании аварий принимается скорость ветра 1 м/с, со-

стояние атмосферы – инверсия. При расчетах используют понятие эквива-

лентного количества токсичного вещества – такое количество хлора, масштаб

заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения попав-

шим в атмосферу при аварии веществом.

Эквивалентное количество вещества в первичном облаке

o75311Э

QККККQ = ,

где К

– коэффициент, зависящий от условий хранения вещества (для сжатых

газов К

– 1, для сжиженных газов К

=Ср∆Т⁄∆Н

ИСП

, где Ср – теплоемкость

вещества, кДж (кг/к); ∆Т- разность температур жидкого вещества до и после

разрушения емкости, К; Н

ИСП

– теплота испарения жидкого вещества,

кДж/кг; К

– коэффициент, равный отношению пороговых токсодоз хлора и

данного вещества; К

– коэффициент, учитывающий степень вертикальной

устойчивости атмосферы (для инверсии К

=1, для изотермии К

=0,23, для

конвекции К

=0,08); К

– коэффициент, учитывающий влияние температуры

воздуха (для сжатых газов К

=1); Q

– количество выброшенного (разливше-

гося) при аварии вещества, т.

Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитыва-

ют по формуле:

)hd/(QКККККК)К1(Q

о76543212Э

−= ;

где К

=8,1х10

-6

Р√М- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств

вещества; Р – давление насыщенного пара вещества при заданной температу-

ре воздуха, мм рт.ст.; М – молекулярная масса вещества; К

– коэффициент,

учитывающий скорость ветра:

,м/с…… 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

……….1,0 1,3 1,7 2,0 2,3 2,7 3,0 3,3 3,7 4,0 5,7

778

– коэффициент, зависящий от времени N после начала аварии (К

= N

0,8

при N < Т, К

=Т

0,8

при N > Т, где Т – продолжительность испарения вещест-

ва, ч); d – плотность вещества, т/м

; h – толщина слоя вещества, м.

Основной характеристикой зоны химического заражения является глу-

бина распространения облака зараженного воздуха, которая зависит от коли-

чества сильнодействующего ядовитого вещества (СДЯВ) физических и ток-

сических его свойств, условий хранения, метеоусловий и рельефа местности.

На рис. 4 приведена схема зоны химического заражения, образованной раз-

ливом СДЯВ.

В табл.8 приведены ориентировочные расстояния, на которых могут

создаваться в воздухе поражающие концентрации некоторых видов СДЯВ

для определенных условий.

779

Таблица 8

Глубина распространения облаков зараженного воздуха с поражающими

концентрациями СДЯВ на открытой местности, км (емкости не обвалованы,

скорость ветра 1 м/с)

Вещест-

во

Количество вещества в емкостях, т

5 10 25 50 75 100

При инверсии

Хлор,

фосген

25 49 80 Более 80

Аммиак 3,5 4,5 6,5 9,5 12 15

Диоксид

серы

4 4,5 7 10 12,5

17,5

Серово-

дород

5,5 7,5 12,5 20 25 61,6

При изотермии

Хлор,

фосген

4,6 7 11,5 16 19 21

Аммиак 0,7 0,9 1,3 1,9 2,4 3

Диоксид

серы

0,8 0,9 1,4 2 2,5 3,5

Серово-

дород

1,1 1,5 2,5 4 5 8,8

При конвекции

Хлор,

фосген

1 1,4 1,96 2,4 2,85 3,15

Аммиак 0,21 0,27 0,39 0,5 0,62 0,66

Диоксид

серы

0,24 0,27 0,42 0,52 0,65 0,77

Серово-

дород

0,33 0,45 0,65 0,88 1,1 1,5

Для других токсичных веществ, не указанных в табл. 8 глубину зоны,

м, можно определить в зависимости от известных смертельных и поражаю-

щих концентраций по формуле:

VД

2,34Г = ,

780

где G

- количество вещества, кг; Д – токсодоза, мг⋅мин/л, Д=СТ (С – концен-

трация, мг/л; Т – время воздействия вещества данной концентрации, мин); V

– скорость ветра в приземном слое воздуха, м/с.

Это выражение справедливо для открытой местности и при инверсии.

Ширину зоны химического заражения определяют по следующим со-

отношениям: Ш=0,03Г – при инверсии; Ш=0,15Г – при изотермии; Ш=0,8Г –

при конвекции, где Г – глубина зоны, км.

Площадь зоны химического заражения S

принимается как площадь

равнобедренного треугольника

ГШ

При оценке химической обстановки, кроме определения размеров зоны

заражения решают следующие задачи:

определение времени подхода зараженного воздуха к определенному

рубежу (объекту);

определение времени поражающего действия токсичного вещества;

определение возможных потерь людей в очаге химического заражения.

Все перечисленные задачи подробно рассмотрены в [5].

Защита людей при выбросах (разливе) токсичных веществ

Защита людей при выбросах (разливе) токсичных веществ (особенно от

сильнодействующих ядовитых веществ – СДЯВ) является основным элемен-

том в системе химической безопасности потенциально опасных объектов.

Она представляет собой комплекс мероприятий, осуществляемых в целях ис-

ключения или максимального ослабления острого поражения (отравления)

персонала и населения, сохранения их работо- и жизнеспособности.

Прежде всего, защита организуется и осуществляется непосредственно

на химическо-опасном объекте, где основное внимание уделяют мероприя-

тиям по предупреждению и локализации возможных аварий. Эти мероприя-

тия носят как организационный, так и инженерно-технический характер и

направлены на выявление и устранение причин аварий максимальное сниже-

ние возможных разрушений и потерь, а также на создание условий для свое-

временного проведения локализации и ликвидации возможных последствий

аварий.

В комплекс мероприятий по защите от токсичных веществ входят:

инженерно-технические мероприятия по хранению и использованию

этих веществ (усиление защитных свойств емкостей и коммуникаций с ток-

сичными веществами, складирование и проветривание складов и др.);

повседневный химический контроль;