В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков icon

В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков




Скачати 113.48 Kb.
НазваВ.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков
Дата17.08.2012
Розмір113.48 Kb.
ТипРозрахунок



³ñíèê ÍÀÓ. 2004. ¹1

УДК 504.75.054:621.311.25(45)

1В.І. Применко, д-р тех. наук


2Б.Т. Канунніков

3О.П. Жижченко

4В.А Лук’янчиков

РОЗРАХУНОК СПАДУ АКТИВНОСТІ РАДІОНУКЛІДІВ ЯК ФУНКЦІЇ ВІДДАЛІ


1,2,3Інститут транспортних технологій, НАУ, e-mail: itt@nau.edu.ua; www.nau.edu.ua

4Дочірня компанія “Газ України”, e-mail: w1uk@ukr.net

Виведено рівняння розрахунку спаду рівня радіації та активності радіонуклідів як функції віддалі від зруйнованого атомного реактора. Уведено поняття однокілометрової зони – території, від якої відраховується спад параметрів радіоактивності.

Вступ


Зараз рівень радіації та активність радіонуклідів характеризують як функцію часу [1; 2]. Адже зі збільшенням часу радіоактивного зараження території внаслідок розпаду радіонуклідів концентрація їх зменшується, що призводить до спаду активності та рівня радіації. При цьому встановлені функціональні залежності між наведеними величинами [1]. Однак рівень радіації та активність радіонуклідів залежить також від віддалі до зруйнованого реактора. Адже первісна радіоактивна хмара активно “висіває” радіоактивні частини саме на перших кілометрах свого шляху, а надалі інтенсивність цього процесу зменшується. Встановленню аналітичної залежності, що характеризує цей процес, присвячена дана стаття.

^ Постановка задачі

В статті розглянуто методику оперативної оцінки “Радіаційної ситуації на місцевості, як функції загальної активності викиду з реактора та особливостей вітрової обстановки. З метою наближення розрахункової моделі до реальності встановлено функціональний зв’язок між спадом активності радіонуклідів і віддаллю від зруйнованого реактора.

Згідно з даними [1; 2] про зараження території внаслідок повного радіоактивного викиду на атомній електростанції з реактора типу РВПК потужністю 1000 МВт концентрація радіонук-лідів на поверхні землі відповідатиме річними дозами опромінення, наведеним у таблиці.
^

Додаткові еквівалентні дози опромінення
і відповідні їм площі в осередку
радіоактивного зараження


Річна еквівалентна доза опромінення, Нт, зв

Площа зараження S, км2

1,0

0,5

0,1

0,02

0,002

0,001

50

100

500

2300

20000

35000

У таблиці два останніх значення еквівалентних доз і відповідних їм площ території одержані шляхом лінійної екстраполяції. Це необхідно для визначення межі зони радіаційного забруднення, що відповідає закону України [3].

Наведені дані використані для моделювання осередку радіоактивного зараження (див. рисунок).



Осередок радіоактивного зараження місцевості внаслідок аварії на атомному реакторі:

R1R7 – віддалі від місця аварії до зовнішнього кордону зон; l1l7 – розміри зон зараження


Згідно з працею [4] осередок радіоактивного зараження являє собою сектор з кутом 40о, що розташований симетрично відносно осі вітру.

Віддаль від місця аварії (реактора) до зовнішньої межі осередку зараження позначаємо як R7. Протяжність першої зони осередку зараження беремо 1 км від місця аварії, а щільність зараження, враховуючи незначну (0,35 км2) площу цієї зони, – постійною на всій її протяжності.

В інших зонах щільність зараження зменшується з ростом віддалі від місця аварії. Згідно з даними таблиці довжину відповідних зон (див. рисунок) можна записати так:













.

Оскільки кут сектора зараження становить 40о то його площу S можна описати рівнянням:

. (1)

Розв’язуючи рівняння (1) відносно R одержимо:

,

тоді

. (2)

Використовуючи рівняння (2), можна розрахувати віддаль від місця аварії до зовнішньої межі кожної зони:



Залежність потужності опромінення дози від віддалі

Знаючи дози опромінення на межах зон протягом року (див. таблицю), можна визначити потужності еквівалентних доз опромінення для них на 1 год після аварії згідно з формулою:

,

звідси

.

Якщо час входу в зону зараження



час виходу з зони зараження



то одержимо:

.

Отже, на межах зон (див. рисунок) потужності еквівалентних доз мають відповідно до річних доз такі значення:

;

;

















Знаючи потужності еквівалентних доз на різних віддалях від місця аварії можна визначити взаємозв’язок між потужністю еквівалентної дози опромінення і віддаллю в загальному вигляді:

,

тоді:



Оскільки показник ступеня

,

то розрахувавши всі 15 можливих значень n відповідно до кожної пари значень:

n = 1,985,

округляємо його значення до двох, тобто n=2.

Тоді рівняння взаємозв’язку між потужністю еквівалентної дози опромінення і віддаллю в загальному вигляді може бути подано так:

,

звідси:

.

Значення потужності еквівалентної дози опромінення може бути розраховане зі співвідношення:



При цьому середнє значення потужності дози опромінення із семи розрахованих становить:



^ Взаємозв’язок між активністю

радіонуклідів і віддаллю

від зруйнованого реактора

На основі взаємозв’язку потужності еквіва-лентної дози опромінення і віддаллю можна вивести рівняння, що пов’язує зміну активності радіонуклідів з віддаллю від зруйнованого реактора.

Запишемо систему рівнянь:



де – питома активність радіонуклідів на віддалі l на 1 год після зараження, тоді

,

однак

,

а значить,

,

тобто

. (3)

Практичне використання рівняння (3) потребує знання величини . Перше значення її може бути розраховане для повного викиду активності з реактора РВПК-1000(74∙106ТБк) [2]. При цьому абсолютна активність осередку зараження Nзар становитиме 0,5% від абсолютної активності викиду Nвик [2], тобто .

Для цього випадку R7 =408 км, а щільність заб- руднення А1-408 становитиме 19,98∙108 ТБк∙м-2.

Використовуючи рівняння



знайдемо, що

.

Оскільки площа однокілометрової зони зараження становить 0,35 км2, абсолютна активність радіонуклідів на ній дорівнює 11 640,8 ТБк, або 3,15% від Nзар. Оскільки Nзар = 0,5% від Nвик [2], можна записати:

(4)

Одержане рівняння (4) дозволяє моделювати етап активності радіонуклідів як функцію віддалі від зруйнованого реактора.

Наведена методика розрахунку спаду рівня радіації спрацьовує для одиничного викиду за умови статичної вітрової ситуації та відсутності додаток викидів. Якщо ж вітрова обстановка нестабільна або відбуваються додаткові викиди, то слід уносити поправки на ці явища.

Нестабільність призводить до суттєвого розсіяння радіонуклідів на незаплановані території, а додатковий викид до інтенсивного випадіння радіонуклідів. Саме такі явища відбувалися при викиді радіонуклідів із четвертого реактора Чорнобильської атомної станції, а також ціла серія викидів з 27 квітня 1986 р. по 6 травня 1986 р. Унаслідок цього були забруднені території, що розташовані як на південь і північ, так і на захід і схід від зруйнованого реактора. При цьому деякі зони земель зазнавали повторних радіаційних забруднень від екстремальних викидів унаслідок дії зазначених факторів.

Усе це призвело до певної зовнішньої непослі-довності в забрудненні території, що зафіксували численні фотознімки з космічних апаратів. Однак аналіз цих даних з урахуванням повторного радіаційного забруднення місцевості та специфічних кліматичних умов дає можливість вірно розрахувати рівень радіаційного забруднення.

Отже, запропонована методика розрахунку спаду рівня радіації як функції віддалі від зруйнованого реактора може стати основою експресного методу аналізу стану радіоактивного забруд-нення території. Ці розрахунки можуть бути проведені кожним підприємством, якщо відома активність викиду, що дозволить своєчасно провести адекватні профілактичні заходи і тим самим мінімізувати небезпеку.

Але з часом на поверхні радіоактивного заб- руднення місцевості відбуваються еволюційні зміни, які пов’язані, перш за все, зі специфікою чорнобильського викиду. Адже на зруйнованому блоці горіли графітові стрижні, що викликало різке підвищення температури. У цих умовах утворювались оксиди і карбіди ряду радіонуклідів. Вони погано розчиняються у воді, бо є хімічно інертними. Тому їх міграція в природних умовах є обмеженою і зводиться, переважно, до розповсюдження з пилом.

Разом з тим, дослідження показали значне зменшення активності цезію-137 у ґрунті. Це пов’язано не тільки з природним розпадом його згідно з експоненціальним законом

,

а й із міграцією даного гамма-випромінювача у ґрунті за рахунок переміщення вільних іонів або комплексів їх з органічною речовиною в результаті дифузії. Це пов’язано з хімічною природою даного радіонукліда, еквівалентного за хімічними властивостям натрію і калію, більшість солей яких і, зокрема, карбонати добре розчиняються у воді. Створення карбонатів у міській зоні є більш вірогідним у зв’язку з підвищеним вмістом у повітрі вуглекис-лого газу. Помітні спади інтенсивності гамма-випромінювання зафіксовані нами на поверхні ґрунту в зимові місяці, коли спостерігались опади у вигляді дощу, який фільтрувався ґрунтом.

Однак альфа-активність на поверхні ґрунту залишалася протягом декількох років практично незмінною. Це свідчить про те, що на міграцію альфа-випромінювачів суттєвого впливу не здійснюють як вітровий переніс, так і дифузія та конвекція їх у ґрунті.

Подібно поводять себе в ґрунті бета-випромінювачі. Це пов’язано, передусім, із хі-мічною природою стронцію-90, ряд солей якого, зокрема, карбонати слабо розчиняються у воді.

Ґрунтовий покрив є основним місцем зберігання довгоживучих радіонуклідів, які знаходяться там найбільший час у порівнянні з іншими ланками екологічного ланцюга.

Отже, еволюційні процеси в навколишньому середовищі можуть призвести до відхилень у розрахунках рівнів радіоактивного забруднення територій, однак практично завжди – у сторону їх послаблення. У результаті цього розрахунки і в цьому випадку дають змогу оцінити макси-мальну небезпеку забруднення за найбільш несп-риятливих умов еволюційних процесів.
Висновки
У запропонованій реальній моделі розрахунку спаду радіації на місцевості враховується не тільки залежність рівня радіації від часу, але й залежність його від віддалі до осередку катастрофи. Таким чином, рівень радіації P слід характеризувати не тільки як функцію часу Рt, а як комбіновану функцію часу та віддалі Рt,l. Це зробить розрахунки станів зараження місцевості більш надійними і забезпечить оптимальні дії на зараженій території.
^
Список літератури

1. Иванов Б.Б., Наумов Н.Ф., Пастухов В.К., Применко В.И. Радиационная и химическая безо-пасность на воздушном транспорте: Текст лекций. – К.: КИИГА, 1993. – 39 с.

2. Мясников В.В. Защита от оружия массового поражения. – М.: Воениздат,1989. – 398 с.

3. ВРУ. Про правовий режим території, що заз-нала радіоактивного забруднення внаслідок чорнобильської катастрофи: Закон України від 27.02.1991 р. // ВВРУ. – 1991. № 16. – 199 с.

4. Канунніков Б.Т., Лук’янчиков В.А., Применко В.І. Моделювання осередку радіоактивного зараження при аварії на атомному реакторі // Вісн. НАУ. – 2002. – №4. – С.176–189.

Стаття надійшла до редакції 19.03.04


В.И. Применко, Б.Т. Канунников, А.П. Жижченко, В.А. Лукьянчиков

Расчет спада активности радионуклидов как функции расстояния

Выведено уравнение расчета спада уровня радиации и активности радионуклидов как функции удаления от разрушенного атомного реактора. Введено понятие однокилометровой зоны – территории, от которой отсчитывается спад параметров радиоактивности.


V.I. Primenko, B.T. Kanunnikov, A.P. Zhizhchenko, V.A. Luk’yanchikov

Calculation of decreasing of radionuclides activity as the function of the distance

The equation for calculation of decreasing the level of radiation and activity of radionuclides as a function of the distance to destroyed atomic reactor is given. The term of one-kilometre zone – the territory from which the calculation of decreasing the radionuclides activity is initiated – is introduced.

Схожі:

В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconВ.І. Применко, д-р техн наук Б. Т. Канунніков О. П. Жижченко
Запропоновано модель розрахунку режиму радіаційного захисту персоналу підприємств, що опинилися в зоні зараження після аварії на...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconО пиролизованности каменноугольной смолы1
Канд тех наук Е. Т. Ковалев, докт тех наук В. И. Шустиков, канд тех наук В. М. Ефименко, канд тех наук А. И, Сморода,Ж. Л. Гольдова...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconВ.І. Применко, д-р тех наук
Встановлено аналітичну залежність потужності ефективної дози з віддаллю від місця аварії та щільністю забруднення території після...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconAbstract Averin G. “The grounds of systemdynamics”
До тех пор, пока не удастся его создать, общественные науки будут развиваться с большим трудом. Этим, мне кажется, объясняется тот...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconРобоча група Харківської національної академії міського господарства з напрямку «Реформа житлово-комунального господарства»
...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconГосударственный стандарт союза сср система стандартов безопасности труда шум общие требования безопасности гост 12 003-83
Г. И. Варнашов; А. А. Меньшов, д-р мед наук; В. Н. Сога; Ю. П. Пальцев, канд мед наук; А. В. Колесникова, канд мед, наук; Ш. Л. Злотник,...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconПоложення про спеціалізовані вчені ради
Національної академії наук, Академії медичних наук, Української академії аграрних наук, Академії педагогічних наук, Академії правових...
В.І. Применко, д-р тех наук 2Б. Т. Канунніков iconЗатверджено наказом Вищої атестаційної комісії України
Національної академії наук, Академії медичних наук, Української академії аграрних наук, Академії педагогічних наук, Академії правових...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи