45. Радіоактивне зараження.

Радіоактивне зараження - результат випадання радіоактивних речовин (РВ) з хмари ядерного вибуху.

Відмінні риси радіоактивного зараження - велика площа поразки, тисячі і десятки тисяч квадратних кілометрів, тривала безпека вражаючої дії (тижня і місяці) складність виявлення - лише приладами.

Зони радіоактивного зараження утворюються в районі ядерного вибуху та на сліді радіоактивної хмари.

При надземному (підземному) ядерному вибуху вогненна куля стосується землі, ґрунт випаровується, захоплюється вогненною кулею, радіоактивні речовини осідають на розплавлених частинках ґрунту. Утворюється потужна хмара, яка за 7-10 хвилин піднімається до максимальної висоти (набуваючи грибоподібної форми) і під дією вітру переміщається над землею, при цьому радіоактивні опади, що випадають протягом 1020 годин, заражають місцевість (повітря, вододжерела, матеріальні цінності).

Ступінь радіоактивного зараження залежить від потужності та виду вибуху, характеру поверхні землі, метеоумов та часу після вибуху.

При повітряному і висотному ядерному вибуху маса радіоактивних продуктів йде в стратосферу і випадаючи протягом 5-7 років на великій площі не становить небезпеки для людини як і невелика частина радіоактивних продуктів, що залишилися в тропосфері (випадає протягом 1-2 місяців).

Небезпека для людини становить радіоактивність у ґрунті та предметах поблизу епіцентру вибуху. Розмір цих зон не більший за радіус зони повного руйнування.

Ступінь зараження визначається рівнем радіації – потужність експозиційної дози (Р/год) на висоті 0. 7-1 м.

Місцевість вважається зараженою при рівні радіації 0.5 Р/год.З часом рівень радіації спадає, його можна визначити за формулою:

де P0, Pt - рівні радіації в початковий момент часу та в даний момент t, Р/год.

Розрізняють такі зони зараження:

- зона помірного зараження ( зона А ), експозиційна доза випромінювання під час повного розпаду Д = 40 - 400 Р, а рівень радіації зовнішньої межі через годину після вибуху Рч дорівнює 8 Р/ч. Роботи на об'єктах не припиняються, на відкритій місцевості припиняються на кілька годин;

- Зона сильного зараження (зона Б) Д = 400 - 1200 Р, Рч = 80 Р / год. Роботи на об'єктах припиняються на 1 добу, працюючі ховаються у підвалах та укриттях;

- Зона небезпечного зараження (зона В) Д = 1200 - 4000 Р, Рч = 240 Р / год. Роботи припиняються на 1-4 доби, працюючі ховаються у укриттях ГО;

- зона надзвичайно небезпечного зараження ( зона Г ), Д = 4000 Р, Рч = 800 Р/год, роботи припиняються на 4 і більше діб, що працюють у притулках.

Радіоактивне зараження місцевості

Радіоактивне зараження - це зараження поверхні землі, атмосфери, водойм та різних предметів радіоактивними речовинами, що випали з хмари ядерного вибуху.

Радіоактивне зараження як приголомшливий фактор при наземному ядерному вибуху відрізняється масштабністю, тривалістю впливу, відносною скритністю вражаючої дії, зниженням ступеня впливу з часом (спад радіації в часі).

Джерелами радіоактивного зараження є: продукти ланцюгової ядерної реакції розподілу; частина ядерного заряду, що не розділилася; наведена радіоактивність у ґрунті та інших матеріалах під впливом нейтронів та уламки металу ядерного боєприпасу.

Радіоактивні речовини, розпадаючись, випромінюють в основному бета-частинки та гамма-кванти, перетворюючись на стійкі (нерадіоактивні) речовини.На відміну від проникаючої радіації, радіоактивне зараження діє протягом тривалого часу (кілька місяців, років, десятків років і т.д.), представляючи небезпеку для людей і тварин.

У різних радіоізотопів (радіонуклідів) в одиницю часу розпадається певна частина ядер атомів від загального числа. Для будь-якого радіоактивного ізотопу характерна наступна закономірність: половина загального числа ядер атомів розпадається завжди за однаковий час, що називається періодом напіврозпаду (t1/2). Чим більше t1/2, тим довше живе ізотоп, випускаючи іонізуючі випромінювання. Період напіврозпаду для даного ізотопу – величина постійна. Період напіврозпаду для різних ізотопів коливається у межах. Так, для йоду-131 t1/2 = 8,05 діб, для стронцію-81 - 51 добу, стронцію-90 - 26 років, кобальту-60 - 5,3 року, плутонію-239 - 24 000 років, урану-235 - 710 млн. років, торію-232 - 14 млрд. років, урану-233 – 159 200 років, вуглецю-14 – 5730 років.

Найбільшу небезпеку для людей становлять речовини, які мають період розпаду від кількох діб до кількох років.

Масштаби та ступінь радіоактивного зараження місцевості залежать від потужності та виду вибуху, метеорологічних та геологічних умов, рельєфу місцевості, типу ґрунту, наявності лісових масивів та рослинності. Найбільш сильне зараження виникає при наземних та неглибоких підземних вибухах, внаслідок яких утворюється потужна хмара з радіоактивних продуктів.

Частина радіоактивних речовин випадає на поверхню землі в районі вибуху, а більшість випадає в міру просування хмари, утворюючи на поверхні так званий радіоактивний слід (зону радіоактивного зараження), що характеризується довжиною L і шириною b.

Отже, на місцевості, яка зазнала радіоактивного зараження при ядерному вибуху, утворюються дві ділянки: район вибуху та слід хмари (рис. 1.2). У свою чергу, в районі вибуху розрізняють навітряну та підвітряну сторони.

Мал. 1.2. Слід радіоактивної хмари наземного ядерного вибуху з рівнем радіації на 1 годину після вибуху: 1 - напрямок середнього вітру; 2 - вісь сліду; 3 – навітряна сторона; 4 - підвітряний бік; А – зона помірного зараження; Б – зона сильного зараження; В – зона небезпечного зараження; Г – зона надзвичайно небезпечного зараження; L – довжина сліду; b – ширина сліду.

Форма сліду залежить головним чином напряму і швидкості вітру різних висотах межах підйому хмари вибуху, і навіть від рельєфу місцевості. На відкритій рівнинній місцевості при постійному напрямку вітру слід має форму витягнутого еліпса.

Більшість радіоактивних опадів, що викликає радіоактивне зараження місцевості, випадає з хмари за 10-20 годин після ядерного вибуху. На цей момент і закінчується формування радіоактивного сліду хмари. Однак на тій чи іншій ділянці місцевості, над якою проходить радіоактивна хмара, випадання радіоактивних опадів триває від кількох хвилин до 2 годин і більше.

У районі вибуху та в найближчій до неї зоні на сліді хмари радіоактивне зараження місцевості обумовлюється переважно випаданням великих радіоактивних частинок із пилового стовпа. Тому формування сліду на невеликих відстанях від місця вибуху триває лише кілька хвилин, але в міру видалення хмари від центру (епіцентру) вибуху час випадання радіоактивних частинок на місцевість збільшується.У всіх випадках тривалість випадання радіоактивних опадів у тій чи іншій точці сліду залежить від потужності ядерного вибуху та швидкості середнього вітру. Чим більша швидкість середнього вітру, тим менша тривалість випадання радіоактивних опадів.

Оскільки напрямок та швидкість вітру з висотою, як правило, суттєво змінюються, то для розрахунків користуються середнім вітром. Середній вітер - це середній за напрямом та швидкістю вітер у всьому шарі атмосфери від поверхні землі до максимальної висоти підйому хмари вибуху.

Місцевість вважається зараженою (за умовами військового часу) і необхідно застосовувати засоби захисту, якщо рівень радіації, виміряний на висоті 0,7-1 м від поверхні землі, становить 0,5 рад/год і більше.

Ступінь зараження на сліді хмари ядерного вибуху неоднаковий. Вона поступово зменшується в міру віддалення від центру вибуху до бокових меж від осі сліду.

За ступенем небезпеки для людей та тварин на сліді хмари виділяють кілька зон радіоактивного зараження. Як характеристики зон прийняті рівні радіації та поглинені дози випромінювання, які може одержати людина під час повного розпаду радіоактивних речовин. Зв'язок між дозою випромінювання під час повного розпаду D? і рівнем радіації Pt на час заряджання t виражається співвідношенням

Зазвичай рівні радіації на межах зон зараження призводять до одного часу – на одну годину після вибуху.

Зони радіоактивного зараження характеризуються параметрами, наведеними на рис. 1.2.

Зона помірного зараження (зона А) – рівень радіації на зовнішній межі зони на 1 год після вибуху 8 Р/год; доза випромінювання під час повного розпаду радіоактивних речовин у межах зони 40-400 Р. Перед цієї зони припадає 78-89% площі всього радіоактивного сліду.

Зона сильного зараження (зона Б) – рівень радіації на зовнішній межі зони на 1 год після вибуху 80 Р/год; доза випромінювання під час повного розпаду 400-1200 Р. Ця зона займає 10-12% площі радіоактивного сліду.

Зона небезпечного зараження (зона В) – рівень радіації на зовнішній межі зони на 1 год після вибуху 240 Р/год; доза випромінювань під час повного розпаду у зоні 1200-4000 Р. Перед зони У припадає 8-10% площі радіоактивного сліду.

Зона надзвичайно небезпечного зараження (зона Г) – рівень радіації на зовнішній межі зони на 1 год після вибуху становить 800 Р/год; доза випромінювань на її зовнішньому кордоні за час повного розпаду 40 000 Р, а середині зони - 10 000 Р.

Характерною особливістю радіоактивного зараження є спад рівня радіації згодом унаслідок розпаду радіоактивних речовин. Спад рівня радіації під час описує залежність

де Pt - рівень радіації в даний момент часу t, що відраховується з моменту ядерного вибуху, год; P0 - рівень радіації на момент часу t0 після вибуху, Р/год.

Kt = (t/t0)-1/2 - коефіцієнт для перерахунку рівнів радіації на різний час після вибуху. Із закону спаду випливає наступне правило визначення рівня радіації: при семиразовому збільшенні часу після вибуху рівень радіації зменшується у 10 разів. Так, якщо рівень радіації через 1 год після вибуху прийняти за 100%, то через 7 год він становитиме 10%, через 72 год (49 год, або близько 2 діб) - 1% і т.д.

На рис. 1.3 показано графік зміни рівня радіації у часі.

Мал. 1.3. Зміна рівня радіації у часі у точці біля, зараженої радіоактивними речовинами (заштрихована площа - доза випромінювання).

Знання закону спаду дозволяє визначити рівень радіації на будь-який час після вибуху або призвести до одного часу, використовуючи коефіцієнти перерахунку на різний час, наведені в додатку 16. Наприклад, якщо відомий рівень радіації через 10 год після вибуху (P10 = 0,5 Р/ год), то рівень радіації на 1 год після вибуху складе P0 = P10/K10 = 0,5/0,063 = 8,0 Р/год.

Характеристика зон радіоактивного забруднення

Визначення поняття «радіоактивне забруднення». Характеристика зон радіоактивного забруднення.

Радіоактивне забруднення місцевості, води та повітря виникає в результаті випадання радіоактивних речовин (РВ) з хмари ядерного вибуху. Перед радіоактивного забруднення припадає до 10–15% всієї енергії наземного ядерного вибуху боєприпасів середнього і великого калібрів.

Основні джерела радіоактивності при ядерних вибухах: продукти розподілу речовин, що становлять ядерне пальне (200 радіоактивних ізотопів 36 хімічних елементів); наведена активність, що виникає внаслідок впливу потоку нейтронів ядерного вибуху на деякі хімічні елементи, що входять до складу ґрунту (натрій, кремній та ін.); деяка частина ядерного палива, яка не бере участі в реакції розподілу і потрапляє у вигляді найдрібніших частинок у продукти вибуху.

Радіоактивне забруднення місцевості має ряд особливостей, що відрізняють його від інших факторів ядерного вибуху. До них відносяться: велика площа поразки – тисячі та десятки тисяч квадратних кілометрів; тривалість збереження вражаючої дії - дні, тижні, котрий іноді місяці (роки); неможливість виявлення радіоактивних речовин, які мають кольору, запаху та інших зовнішніх ознак, без використання спеціальних приладів.

Радіоактивне забруднення найбільше виражено при наземному і низькому повітряному вибухах, коли вогненна куля стикається із землею і в грибоподібну хмару, що утворюється, залучається величезна кількість пилу. При цьому ґрунт, піднятий з хмарою, перемішується з РВ і відбувається їх випадання як у районі вибуху, так і шляхом руху хмари з утворенням так званого радіоактивного сліду.

Місцевість вважається забрудненої РВ при рівнях радіації 0,5 Р/год та вище. Рівень радіації на забрудненій території постійно знижується за рахунок перетворення короткоживучих ізотопів на нерадіоактивні речовини. При семиразовому збільшенні часу, що минув після вибуху, рівень радіації знижується вдесятеро. Особливо швидко рівень радіації падає у перші години та дні після вибуху, а потім залишаються речовини з тривалим періодом напіврозпаду, і зниження рівня радіації відбувається повільно.

Так, якщо через 1 год після вибуху рівень радіації прийняти за вихідний, то через 7 год він знизиться в 10 разів, через 49 год (близько 2 діб) у 100, а через 14 діб – у 1000 разів у порівнянні з початковим.

Вражаюча дія РВ на людей обумовлена ​​двома факторами: зовнішнім впливом γ -випромінювання та β -Частиницями (при попаданні їх на шкіру або всередину організму). Провідним радіаційним фактором ураження є зовнішнє у-опромінення, що призводить до розвитку гострої форми променевої хвороби. Розміри сліду радіоактивного забруднення залежать від потужності вибуху та швидкості вітру, меншою мірою від інших метеорологічних умов та характеру місцевості.

Слід радіоактивної хмари на рівнинній місцевості при мінливих напрямках та швидкості вітру має форму витягнутого еліпса і умовно ділиться на чотири зони: помірного, сильного, небезпечного та надзвичайно небезпечного зараження.Межі цих зон визначаються експозиційною дозою до повного розпаду (Р) або (для зручності розв'язання задач з оцінки радіаційної обстановки) рівнем радіації на заданий час (Р/год).

Зона помірного забруднення (зона А) займає близько 60% усієї площі сліду. На зовнішній межі цієї зони експозиційна доза випромінювання під час повного розпаду становитиме 40 Р, але в внутрішній кордоні — 400 Р. Рівень радіації за годину після вибуху на зовнішній межі цієї зони становитиме 8 Р/год, через 10 год – 0,5 Р/год. Протягом першої доби перебування в цій зоні незахищені люди можуть отримати дозу опромінення вище за допустимі норми, а 50% з них — захворіти на променеву хворобу. Роботи на об'єктах зазвичай не припиняються. Роботи на відкритій місцевості, що розташована в середині зони або біля її внутрішнього кордону, повинні бути припинені.

Зона сильного забруднення (зона Б) займає близько 20% усієї площі сліду. Експозиційна доза за час повного розпаду на зовнішній межі зони дорівнюватиме 400 Р, а на внутрішній - 1200 Р. Рівень радіації через 1 годину після вибуху складе на зовнішній межі зони 80 Р/год, через 10 год - 5 Р/год. Небезпека ураження незахищених людей у ​​цій зоні зберігається до 3 діб. Втрати у цій зоні серед незахищеного населення становитимуть 100%. Роботи на об'єктах припиняються на строк до 1 доби, робітники та службовці ховаються у захисних спорудах, підвалах чи інших укриттях.

Зона небезпечного забруднення (зона В) займає близько 13% усієї площі сліду. На зовнішній межі цієї зони експозиційна доза до повного розпаду становитиме 1200 Р, але в внутрішній — 4000 Р. Рівень радіації через 1 годину після вибуху на її зовнішньому кордоні складе 240 Р/год, через 10 год - 15 Р/год.Тяжкі поразки людей можливі навіть за їх короткочасному перебування у цій зоні. Роботи на об'єктах припиняються на строк від 1 до 3–4 діб, робітники та службовці переховуються у захисних спорудах.

Зона надзвичайно небезпечного забруднення (зона Г) займає близько 7% усієї площі сліду. На зовнішньому кордоні експозиційна доза випромінювання під час повного розпаду дорівнюватиме 4000 Р, а середині цієї зони — до 10 000 Р. Рівень радіації за годину після вибуху зовнішньої межі зони становитиме 800 Р/год, через 10ч — 50 Р/ч. Поразки людей можуть виникнути навіть за їх перебування у протирадіаційних укриттях. У зоні роботи на об'єктах припиняються на 4 доби та більше, робітники та службовці ховаються у сховищах. Після закінчення зазначеного терміну рівень радіації біля об'єкта спадає до значень, які забезпечують безпечну діяльність робітників і службовців у виробничих приміщеннях.

Сподобалася стаття? Додай її в закладку (CTRL+D) і не забудь поділитися з друзями: