Рассеяние радионуклидов в атмосфере при нормальной эксплуатации и аварийных выбросах АЭС

14

1. Распространение и рассеяние радионуклидов в атмосфере

В результате турбулентности выброшенные в атмосферу клубы газа (аэрозолей) или непрерывно выпускаемая струя расширяются, а концентрация радиоактивной примеси убывает. Распределение концентрации частиц в направлениях, поперечных движению струи (клуба), близко к нормальному (Гауссову).

Выражение для приземной концентрации ч от кратковременно действующего источника (от 20 мин до нескольких часов, когда метеоусловия остаются практически неизменными), приподнятого над уровнем земли на высоту h, имеет вид (6) /13/:

(6)

где ч - концентрация (объёмная активность), Бк/м3;

Q - мощность источника (скорость выброса), Бк/с;

G - фактор метеорологического разбавления, с/м3;

U - скорость ветра, м/с;

уy, уz - коэффициенты дисперсии Гауссова распределения в направлениях, поперечных к вектору скорости ветра (горизонтальном у и вертикальном z), м;

h - высота выброса, м;

fR - фактор обеднения за счёт радиоактивного распада;

fF - фактор обеднения за счёт сухого осаждения;

fщ - фактор обеднения за счёт вымывания осадками.

Для расчёта коэффициентов дисперсии используются формулы Смита-Хоскера /15/:

где z0 - высота шероховатости подстилающей поверхности, см;

x - расстояние от источника выбросов, м;

уzмакс - предельное значение уz для данной категории устойчивости атмосферы /15/, м.

Функции g(x) и f(z0,x) рассчитываются по следующим формулам:

где а1, а2, b1, b2, c1, c2, c3, d1, d2 - коэффициенты, полученные сопоставлением результатов измерения концентраций примеси в воздухе от реальных источников с результатами расчётов по теоретическим формулам Гауссовой модели рассеивания.

Фактор обеднения за счёт радиоактивного распада

где л - постоянная распада, с-1.

Фактор обеднения за счёт сухого осаждения:

где хg - скорость сухого осаждения,м/с.

Фактор обеднения за счёт вымывания осадками:

где Л - постоянная вымывания осадками, с-1.

где Cr - параметр выведения, ч/(мм•с);

И - интенсивность осадков /14/, мм/ч.

При непрерывном выбросе средний за продолжительный период фактор метеорологического разбавления G (с/м3) определяется по формуле:

где индекс i определяет категорию устойчивости атмосферы;

з - вытянутость розы ветров в заданном направлении.

где n - повторяемость направления ветра в заданном азимутальном секторе при реальной розе ветров;

n0 - то же при круговой розе ветров (при равновероятном направлении ветра);

FУi - фактор обеднения.

2. Дозы облучения от выбросов радионуклидов в атмосферу

В результате выбросов радиоактивных газов и аэрозолей в атмосферу формирование индивидуальных доз облучения человека происходит вследствие прямого и непрямого воздействия.

В настоящей работе рассматривается прямое облучение, к которому относятся:

внешнее облучение от фотонов и в-частиц радионуклидов, содержащихся в атмосфере, а также отложившихся на почве;

внутреннее облучение, обусловленное радионуклидами, поступающими в организм с вдыхаемым воздухом (ингаляционный путь).

По мере удаления от источника выброса, приподнятого на высоту h>0, приземная концентрация радионуклидов растёт, достигает максимального значения и затем уменьшается. При расчёте доз облучения от приподнятой струи кратковременного радиоактивного выброса на небольшом удалении от источника выброса (до расстояния максимальной приземной концентрации радионуклидов) струя выброса представляется в виде линейного самопоглощающего источника излучения с равномерно распределённой активностью /15/. На расстоянии максимальной приземной концентрации и большем удалении от источника выброса струя образует радиоактивное облако, которое при расчёте доз облучения рассматривается как полубесконечное пространство /13/.

Доза фотонного излучения от приподнятой струи Нlг, представленной в форме линейного самопоглащающего источника (рис.3) с равномерно распределённой активностью для точки А, рассчитывается по формуле /15/:

где АL - линейная активность источника излучения, Бк/м;

r=1,09 - переходной множитель от кермы в воздухе к поглощённой дозе в биологической ткани, Зв/Гр;

Гд - керма-постоянная радионуклида, Гр•м2/(с•Бк);

t0 - продолжительность облучения Q0/Q, с;

м - линейный коэффициент ослабления фотонов в воздухе, м-1;

fZ(о,мh) - функция Зиверта /15/.

где Q0 - выбрасываемая активность, Бк;

L - расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией радионуклидов, м.

Дозы внешнего облучения от радиоактивного облака Наг в форме полубесконечного пространства /14/ вычисляются по формуле:

где Rаг - дозовый коэффициент внешнего облучения человека, находящегося на открытой местности, фотонами от полубесконечного радиоактивного облака, Зв•м3/(Бк•с).

Внешнее облучение фотонами от загрязнённой поверхности земли вычисляется по формуле:

где F - фактор сухого осаждения;

W - фактор вымывания осадками примеси из облака;

Rsг - дозовый коэффициент внешнего облучения от загрязнённой поверхности земли.

где хg - скорость осаждения частиц, м/с.

В данной работе рассматривается в качестве источника в-частиц загрязнённый радионуклидами воздух. В этом случае расчёт доз Нав от в±-частиц производится по "методу погружения" /15/, имитируя источник в форме полубесконечного пространства. Тогда Нав, Зв, может быть рассчитана по формуле

где Raв - дозовый коэффициент внешнего в±-облучения, Зв•м3/(с•Бк).

Внутреннее облучение за счёт ингаляции вычисляется по формуле:

где ka - поправочный коэффициент влияния возраста человека;

Va - скорость дыхания человека, м3/с;

Rah - дозовый коэффициент при ингаляции, Зв/Бк.

Суммарная доза облучения определяется по формуле (27) или (28)

где i - число радионуклидов, содержащихся в выбросах.

3. Расчёт приземных концентраций радионуклидов и доз