Аварии с выбросом в атмосферу радиоактивных веществ и очаги поражения

 

В ночь с 25 на 26 апреля 1986 года на четвертом блоке Чернобыльской  АЭС (Украина)

 произошла крупнейшая  ядерная авария в мире - с частичным  разрушением активной зоны реактора  и выходом осколков деления  за пределы зоны. По свидетельству  специалистов авария произошла  из-за попытки проделать эксперимент  по снятию дополнительной энергии  во время работы основного  атомного реактора. В атмосферу  было выброшено 190 тонн радиоактивных  веществ. Восемь из 140 тонн радиоактивного  топлива реактора оказались в  воздухе. Другие опасные вещества  попали в атмосферу в результате  пожара, длившегося почти две  недели. Люди в Чернобыле подверглись  облучению в 90 раз большему, чем  при падении бомбы на Хиросиму. В результате аварии произошло  радиоактивное заражение в радиусе  30 километров. Была загрязнена территория площадью 160 тысяч квадратных километров. Пострадали северная часть Украины, Беларусь и запад России. Радиационному загрязнению подверглись 19 российских регионов с территорией почти 60 тысяч квадратных километров и с населением 2,6 миллиона человек.

30 сентября 1999 года произошла авария в истории атомной энергетики Японии. На заводе по изготовлению топлива для АЭС в научном городке Токаймура (префектура Ибараки) из-за ошибки персонала началась неуправляемая цепная реакция, которая продолжалась в течение 17 часов. Облучению подверглись 439 человек, 119 из них получили дозу, превышающую ежегодно допустимый уровень. Трое рабочих получили критические дозы облучения. Двое из них скончались.

9 августа 2004 года  произошла авария на АЭС «Михама», расположенной в 320 километрах к западу от Токио на острове Хонсю. В турбине третьего реактора произошел мощный выброс пара температурой около 200 градусов по Цельсию. Находившиеся рядом сотрудники АЭС получили серьезные ожоги. Утечки радиоактивных материалов в результате аварии не было обнаружено. В момент аварии в здании, где расположен третий реактор, находились около 200 человек. Четверо из них погибли, 18 серьезно пострадали.

           11 марта 2011 года в Японии произошло самое мощное за всю историю страны землетрясение. В результате на АЭС Онагава была разрушена турбина, возник пожар, который удалось быстро ликвидировать.

 
 

Характеристика  очагов поражения

Очаги ядерного поражения

Ядерный взрыв боеприпаса или таковой, возникающий при  аварии на атомной электростанции, сопровождается выделением огромного  количества энергии. Он по своему разрушающему действию в сотни и тысячи раз  может превосходить взрыв самого крупного обычного боеприпаса и происходит в миллионные доли секунды. При этом в центре взрыва температура мгновенно  повышается до нескольких миллионов  градусов, а давление возрастает до нескольких миллионов атмосфер, и  в результате этого вещество заряда переходит в газообразное состояние. Сфера раскаленных газов, стремящаяся  расшириться, сжимает прилегающие  слои воздуха. На границе сжатого  воздуха создается перепад давления и образуется воздушная ударная  волна.

Одновременно с ударной  волной из зоны взрыва распространяется мощный поток нейтронов и гамма-излучения, образующихся в ходе ядерной реакции. Светящаяся область взрыва в виде огненного шара через 1-2 секунды  достигает своих максимальных размеров, а мощные восходящие потоки воздуха, вызываемые разностью температур, поднимают  с земли пыль и частицы грунта, образуя при этом характерный  пылевой столб. Поднявшаяся пыль, смешавшись с радиоактивными осколками  ядерного деления, постепенно выпадая  из радиоактивного облака, заражает местность.

Мгновенно действующее гамма-излучение  ионизирует атомы воздуха и разделяет  их на электроны и положительно заряженные ионы. Причем электроны с большой  скоростью разлетаются в радиальном направлении от центра взрыва, а  положительно заряженные ионы практически  остаются на месте. То есть происходит разделение положительных и отрицательных  зарядов, а это приводит к возникновению  электрических и магнитных полей. Эти короткоживущие поля принято  называть электромагнитным импульсом (ЭМИ) ядерного взрыва.

Таким образом, при ядерном  взрыве поражения возможны в результате воздействия:

• ударной волны (примерно 50-55% выделившейся при взрыве энергии);
• светового излучения (около 35% энергии взрыва), продолжающегося от нескольких секунд (при мощности боеприпаса до 20 кт) до 20 секунд (при мощности боеприпаса более 1Мт);
• проникающей радиации (примерно 5% энергии взрыва), продолжающейся до 15 секунд;
• радиоактивного заражения местности (до 5% энергии взрыва);
• электромагнитного импульса, время действия которого измеряется миллисекундами.

Ударная волна - наиболее сильный поражающий фактор ядерного взрыва, распространяется со сверхзвуковой скоростью во все стороны от места взрыва. Она представляет собой область резкого сжатия воздуха и область разрежения. Область сжатия движется впереди, а область разряжения - позади неё. Поражающее действие ударной волны продолжается несколько минут и обуславливается:

• максимальным избыточным давлением во фронте волны;
• скоростным напором воздуха;
• временем действия.

Величина безопасного  давления на открытой местности для  людей составляет до 0,1 кг/см2 (примерно 9,8 кПа). Соответственно, давления, превышающие эту величину, вызывают разной степени повреждения, что представлено в табл. 10.1.

Воздействие избыточного  давления на человека

Величина избыточного  давления (кПа)	Степени поражения
20-40	Легкие поражения: повреждение слуха, ушибы, вывихи конечностей  и др.
40-60	Средние повреждения: повреждение слуха, кровотечения, вывихи, переломы конечностей и др.
60-100	Тяжелые повреждения: контузия, повреждение внутренних органов  и др.
Более 100	Крайне тяжёлые  повреждения: смертельный исход

Полные разрушения от ударной волны характеризуются обрушением стен и перекрытий, каркаса и других несущих конструкций сооружений, что возможно при избыточном: давлении 40-80 кПа.

Сильные повреждения вызывают обрушение значительной части несущих стен и перекрытий при сохранении подвальных помещений и части каркаса. Такие повреждения возможны при избыточном давлении 20-50 кПа.

Слабые и средние повреждения зданий возникают при избыточном давлении 10-30 кПа в зависимости от конструкции сооружения.

Считается, что зона пожаров  и разрушений доходит до границ, где избыточное давление от воздушной  волны достигает 10 кПа.

Окопы, траншеи, убежища и  особенности рельефа местности  резко снижают воздействие ударной  волны, что необходимо использовать для защиты людей и техники.

Световое излучение - это поток лучистой энергии в широком диапазоне. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва. Время свечения огненного шара измеряется секундами, однако этого времени достаточно, чтобы вызвать массовые пожары, сильные ожоги открытых участков кожи и повредить глаза у незащищённых людей и животных. От воздействия светового излучения защищают все виды защитных сооружений, предметы из негорючих материалов и складки местности.

Проникающая радиация - поток гамма-излучения и нейтронов, исходящих в течение секунд из зоны ядерного взрыва в окружающую среду на расстояния до 3 км.

Проходя через биологическую  ткань, гамма-излучение и поток  нейтронов ионизируют молекулы, входящие в состав живых клеток. В результате этого нарушается характер жизнедеятельности  клеток и возникает специфическое  заболевание - лучевая болезнь.

Время действия проникающей  радиации определяется временем подъема  на такую высоту, когда гамма-излучение  будет поглощаться толщей воздуха, не достигая поверхности земли. Поражающее действие проникающей радиации на людей  зависит от дозы излучения и времени, прошедшего после взрыва. Оно оценивается  суммарной дозой нейтронного  и гамма-излучения, т.е. энергией излучения, которая поглощена единицей массы  биологической ткани.

Радиоактивное заражение  местности, атмосферы и различных  объектов при ядерных взрывах  вызывается:

• продуктами деления ядерного взрыва;
• наведенной активностью (радиацией);
• не прореагировавшей частью ядерного заряда.

Основной компонент при  этом - продукты ядерной реакции(осколки деления ядер тяжелых элементов). Они представляют собой сложную смесь радиоактивных изотопов, выделяющих альфа-, бета- и гамма-излучения.

Поражающее действие радиоактивных  излучений заключается в их ионизирующей способности, т.е. превращении нейтральных  атомов в электрически заряженные ионы. Наибольшей ионизирующей способностью обладает альфа-излучение, наименьшей - гамма-излучение. Вместе с тем, гамма-излучение  обладает высокой проникающей способностью (в воздухе - сотни метров). Степень  ионизирующего воздействия на биологическую  ткань зависит от величины поглощенной  энергии излучения (абсолютно смертельная  доза поглощённой ионизирующей энергии составляет примерно 1000 рад или 10 грей).

Размеры и конфигурация зон  радиоактивного заражения при ядерных  взрывах зависят от вида и мощности взрыва, направления и скорости ветра. Наиболее сильное заражение наблюдается  при наземных взрывах.

Зоны радиоактивного заражения, имеющие разную степень опасности  для людей, характеризуются как  мощностью излучения на определенный момент времени после взрыва, так  и прогнозируемой дозой радиации, получаемой до полного распада радиоактивных  веществ.

По степени опасности  зараженную местность, по следу облака взрыва, принято делать на следующие  четыре зоны.

Зона А - умеренного заражения (40-400 рад), её площадь составляет 70-80% от всей поражённой площади.

Зона Б - сильного заражения (400-1200 рад). На долю этой зоны приходится около 10% площади радиоактивного следа.

Зона В - опасного заражения (1200-4000 рад). Эта зона занимает примерно 8-10% площади следа облака взрыва.

Зона Г - чрезвычайно опасного заражения (свыше 4000 рад).

Радиационные последствия  от разрушения (аварии) ядерного объекта  сопоставимы с радиационными  последствиями, возникающими после  применения ядерного боеприпаса. Однако, мощность излучения на местности, в  случае разрушения реактора АЭС, всегда меньше, чем на следе ядерного взрыва, но сохраняется очень длительное время. При этом возможно заражение  населения на прилегающей к атомной  электростанции территории по пищевым  цепочкам.

Наиболее опасно поступление  с продуктами питания местного производства изотопов йода (J-131), цезия (Cs-137) и стронция (Sr-90). Короткоживущий J-131 опасен в первые два месяца, а Cs-137 и Sr-90 при попадании  внутрь организма облучают его длительное время, так как период полураспада Cs-137 - 30,2 года, Sr-90 - 28,5 лет.

Поражающее действие электромагнитного  импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением напряжений и токов в различных  проводниках. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к электрической  и радиоэлектронной аппаратуре. При  этом может произойти пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порча  полупроводниковых приборов и др. Наиболее уязвимы линии связи, сигнализации и управления. Высотный взрыв способен создать помехи в этих линиях на очень больших площадях. Защита от ЭМИ достигается экранированием линий энергоснабжения и аппаратуры.

Нейтронные бомбы и  снаряды представляют собой разновидность  ядерных боеприпасов с термоядерным зарядом малой мощности. Поражающее действие нейтронных боеприпасов обусловлено  повышенным нейтронным излучением. Для  защиты от нейтронного поражения  используются те же средства, что и  при ядерном взрыве, основным из них является укрытие в защитных сооружениях.

Учитывая вышеизложенное, дадим следующее определение.

Очагом ядерного поражения называется территория, в пределах которой в результате воздействия ядерного оружия или катастрофы на АЭС произошло радиоактивное заражение местности, массовое поражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, разрушение и повреждение различных сооружений, возникли пожары.

Размеры очага ядерного поражения  зависят от мощности и, вида ядерного взрыва, от рельефа местности и  характера застройки, погодных условий  и других факторов.

Заключение

 

Выброс радиации в атмосферу  действительно опасное явление. При больших дозах радиоактивные вещества вызывают серьезнейшие поражения тканей, а при малых могут вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося облучению, или у его более отдаленных потомков.

Но для основной массы  населения самые опасные источники  радиации — это вовсе не те, о  которых больше всего говорят. Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации.

Радиация, связанная с  развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой  деятельностью человека; значительно большие дозы мы получаем от других, вызывающих гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности, например от применения рентгеновских лучей в медицине. Кроме того, такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации. Наибольшие резервы уменьшения радиационного облучения населения заключены именно в таких «бесспорных» формах деятельности человека.