аварии. Учебные вопросы Аварии на химически опасных объектах
 Скачать 4.85 Mb.
|
|
Цель: Дать характеристику ХОО и РОО, содержание этапов развития аварий на них. Ознакомить с токсическими характеристиками и классификацией АХОВ, основными дозиметрическими характеристиками, радиационными эффектами облучения людей и классификацией аварий на АЭС Учебные вопросы: 1. Аварии на химически опасных объектах 2. Аварии на радиационно опасных объектах Тема. АВАРИИ НА ХИМИЧЕСКИ И РАДИАЦИОННО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ 1 Химически опасные объекты в России: общее количество – более 3600 в зонах потенциальной химической опасности расположены 146 городов с населением более 100 тыс. чел. в каждом общая площадь, на которой может возникнуть химическое заражение, составляет около 300 тыс. км2 с населением около 60 млн. чел. в Северо-Западном регионе: общее количество – около 400 в зонах потенциальной химической опасности расположено 30 городов и населенных пунктов в зонах заражения может оказаться до 70% населения (из 15 млн. чел.) в Санкт-Петербурге: общее количество – около 70 в результате аварий могут пострадать свыше 3,6 млн. чел. 2 3 К химически опасным объектам относятся: 1. Предприятия химической, целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической и других отраслей промышленности, производящие и хранящие АХОВ 2. Предприятия, потребляющие АХОВ (станции водоподготовки, холодильники, овощебазы и т.п.) 3. Железнодорожные станции, порты, терминалы и склады на промежуточных или конечных пунктах перемещения АХОВ 4. Транспортные средства по перевозке АХОВ 5. Магистральные газо- и продуктопроводы
Распределение ХОО и городов по степени химической опасности для населения Примечание: * СЗЗ – санитарно-защитная зона ** с населением более 100 тыс.чел. 4
Вредные вещества.....≈ 60 тыс. Сильно действующие ядовитые вещества (СДЯВ)…………………...107 Аварийно химически опасные вещества (АХОВ)……………………21 Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах) (ГОСТ Р.22.9.05-95) 5
Смертельная – вызывающая смертельный исход у 50% пораженных за время экспозиции 30…60 минут Предельно допустимая (безопасная) – максимальная концентрация, не оказывающая прямого или косвенного вредного воздействия на человека 6 Токсическая доза – количество вещества, попавшее в организм и вызвавшее определенный токсический эффект органы дыхания ингаляционная токсодоза, D мг∙мин/л кожа желудочно- кишечный тракт удельная токсодоза, D мг/кг абсолютный этиловый спирт: 2,5…3,5 г/кг – сильное опьянение 4…5 г/кг – тяжелое опьянение от 6 г/кг – смертельная доза 7 8 средние токсодозы (вероятность поражения р=50%) ингаляционная кожно- резорбтивная LCt50 LD50 L – от лат. letalis – смертельный ICt50 ID50 I – от англ. incapacitating – небоеспособный средняя смертельная средняя выводящая из строя РCt50 РD50 Р – от англ. primary – начальный средняя пороговая 9
Классификация АХОВ 10
Классификация АХОВ (по степени опасности) 11 Степень опасности и возможный ущерб при ЧС на ХОО зависят от:
2. Метеоусловий в районе ХОО (скорость и направление ветра в приземном слое воздуха, температура и др.) 3. Физико-географических условий в районе ХОО (тип рельефа местности, тип растительности, характер застройки жилых районов и др.) 4. Времени возникновения ЧС на ХОО
и транспортных средств, приводящие к выбросу (выливу) АХОВ в окружающую среду в опасных количествах 12 Первый тип ЧС с образованием только первичного облака 1 Первичное облако: 1. Образуется непосредственно в момент аварии за счет бурного испарения АХОВ 2. Характерно для низкокипящих (температура кипения ниже +200С) АХОВ, хранящихся под давлением 3. Перенос ветром сопровождается гравитационным оседанием мелких капель АХОВ, в результате чего происходит заражение местности и объектов 4. Глубина распространения от единиц до нескольких десятков километров например: хлор - 0,5…2,5км; аммиак - 1,5…30км) 5. Граница зоны распространения определяется пороговой токсодозой для времени воздействия 40…60мин Район аварии 13 Второй тип ЧС с образованием пролива и только вторичного облака Вторичное облако: 1. Формируется за счет испарения жидких АХОВ из зоны разлива в районе аварии 2. Время испарения от нескольких часов до нескольких суток 3. Поражающее действие оказывают только пары АХОВ через органы дыхания 4. Глубина распространения от единиц до десятка километров (например: хлор - 0,5…9км; аммиак - 0,5…4км) 5. Граница зоны распространения определяется пороговой токсодозой для времени воздействия 40…60мин 2 Зеркало пролива 14 Третий тип ЧС с образованием пролива, первичного и вторичного облаков 2 Зеркало пролива 1 15 Четвертый тип ЧС с заражением только территории Заражение территории: 1. Зона заражения, как правило, ограничена районом аварии 2. Радиус - несколько сотен метров 3. Максимальная концентрация АХОВ 4. Поражение возможно как при вдыхании зараженного воздуха, так и при соприкосновении с зараженными поверхностями Район аварии Зеркало пролива 16 Радиация - ионизирующие излучения (ИИ), превращающие электрически нейтральные атомы в заряженные частицы - ионы Ионизирующие излучения: заряженные частицы (α, β) γ - излучение рентгеновское излучение нейтроны Радиоактивность - способность какого-либо источника в результате его радиоактивного распада испускать ИИ 17 Источник ИИ Активность -
Период полураспада -
(U238 – 4470 лет I131 – несколько суток) мощность относительная опасность 1Ки = 3,7∙1010 расп/с 1Бк = 1 расп/с вода, воздух: объемная активность, Ки/м3, Ки/л продукты питания: удельная активность, Ки/кг «Нормы радиационной безопасности» (2009г.) Допустимое содержание РВ в органах человеческого организма ПДК РВ в воздухе, питьевой воде и продуктах питания БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ИИ Н2О (70%) прямое косвенное Лучевая болезнь Нарушение функций отдельных органов и организма в целом Гибель клеток Изменения в клетках: повреждение механизма деления блокирование процессов регенерации
обмена веществ
радикалов Радиолиз воды: образование ионов
Н2О + е- → Н2О-
Н2О- → Н٭ + ОН-
Н2О2٭ + ОН٭ → Н2О + НО2٭ (гидропероксид) Нарушение структуры макромолекул Изменение биологической активности клетки 18 19 Доза облучения (D)– количество энергии, переданной облучаемому объекту в результате взаимодействия ИИ с ним Количественными мерами радиационной нагрузки на объекты живой и неживой природы являются дозовые величины – доза облучения и мощность дозы Мощность дозы ( ) – величина, характеризующая скорость изменения дозы во времени Доза облучения характеризует конечный интегральный эффект облучения, а мощность дозы – скорость изменения этого эффекта 20 К основным дозовым величинам относятся: Мощность поглощенной дозы 1. Поглощенная доза Мощность экспозиционной дозы 2. Экспозиционная доза Мощность эквивалентной дозы 3. Эквивалентная доза 21 ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА Поглощенная доза – количество энергии ИИ, поглощенной в единице массы облучаемого вещества: Внесистемная единица: 1 рад = 100 = = = 10-2 Гр Системная единица: 1 Гр = 100 рад 22 ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА Характеризует воздействие любого вида ИИ в любой среде (кроме биоткани) 1. Неравномерность поглощения энергии различными органами 2. При использовании калориметрических методов ничтожно малые наблюдаемые эффекты Определение действия ИИ на модельную среду с последующим пересчетом на биоткань Требования к модельной среде: 1. Тканеэквивалентность: 2. Простота измерений ионизация воздуха экспозиционная доза гамма- и рентгеновского излучения 23 ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗА Экспозиционная доза – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха, к массе воздуха, заключенного в этом объеме: Внесистемная единица: Системная единица: 1 Р = 2,5810-4 Кл/кг 24 СООТНОШЕНИЕ ЭКСПОЗИЦИОННОЙ И ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗ Поглощенная и экспозиционная дозы в воздухе для гамма- и рентгеновского излучения примерно равны Измеряя в воздухе экспозиционную дозу, можно утверждать, что такая же по величине поглощенная доза будет в биоткани Для воздуха: Для биоткани: 25 ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА Внесистемная единица: 1 бэр = 10-2 Зв Системная единица: 1 Зв = 1 Дж / 1 кг 1 Зв = 100 бэр
Эквивалентная доза – произведение поглощенной дозы в биоткани i-го видаИИ на коэффициент относительной биологической эффективности для этого вида излучения: ОБЭ – численный коэффициент, показывающий, во сколько раз данный вид ИИ оказывает более сильное биологическое действие по сравнению с рентгеновским и гамма-излучением, принятых за эталонные, при одинаковой величине поглощенной дозы: ОБЭ=Di /Dγ МОЩНОСТЬ ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ Мощность дозы излучения – приращение дозы, отнесенное к единице времени:
Единицы измерения мощности дозы 26 27 ДОЗОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ Поглощенную дозу используют для определения радиационных эффектов от любых видов ИИ в любых объектах неживой природы, а также при оценке действия гамма-рентгеновского излучения на биоткань (Dп = D). Экспозиционная доза (D) характеризует поле гамма-рентгеновского излучения по его ионизирующей способности в воздухе, а также определяет воздействие этих ИИ на биоткань. Для оценки раздельного действия любых видов ИИ, а также их совместного действия на живые организмы (человека) применяют эквивалентную дозу. При действии гамма-рентгеновскогоизлучения на биоткань Dэ = Dп = D 28 ПОСЛЕДСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Биологическое действие ИИ проявляются непосредственно в облучаемом организме проявляются только в последующих поколениях ранние (t <30…60 сут) (лучевая болезнь) отдаленные (t >месяца, годы) Соматические эффекты Генетические эффекты 29 2. Величина общей дозы 1. Продолжительность облучения: 3. Характер облучения: • однократное • многократное • хроническое • внешнее – внутреннее • общее – местное На конечный результат биологического действия ИИ влияют: 30 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОБЛУЧЕНИЯ Виды облучения О д н о к р а т н о е (tобл 4 суток) М н о г о к р а т н о е (tобл > 4 суток) Х р о н и ч е с к о е 31 ВЕЛИЧИНА ОБЩЕЙ ДОЗЫ Допустимые дозы облучения Военное время однократная доза (до 4-х суток) – 50 рад; в течении 30 суток – 60 рад; в течении 3-х месяцев – 80 рад; в течении 1 года – 100 рад. («Рекомендации по оценке последствий воздействия ПФ ЯВ на личный состав ВС РФ» – Утв. НГШ ВС РФ 04.02.2004г.) Мирное время («Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)» – Утв. 02.07.2009г.)
32 ВЕЛИЧИНА ОБЩЕЙ ДОЗЫ Степени лучевой болезни
ВЕЛИЧИНА ОБЩЕЙ ДОЗЫ Зависимость «доза – эффект» • лейкемия • злокачественные опухоли Отдаленные соматические эффекты: • катаракта глаз • мутации (генные изменения) Генетические эффекты: 33 34 ХАРАКТЕР ОБЛУЧЕНИЯ Характер облучения Облучение всего тела, но тяжесть лучевых поражений определяется критическими органами общее Критические органы: костный мозг (600…800 рад) желудочно-кишечный тракт (800…5000 рад) Облучение отдельных органов или участков тела (например, рентгено-диагностика) местное Dсморг >> Dсмобщ голова – 2000 рад живот – 4000 рад грудная клетка – 10000 рад конечности – 20000 рад Источник ИИ вне организма внешнее γ, 0n1 β воздействие по всему объему тела лучевые ожоги кожи Источник ИИ внутри организма (попадание РВ при вдыхании заражен-ного воздуха, с зараженной пищей или водой) внутреннее α, β I131 – щитовидная железа Sr, Ba – кости 35 ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН Компоненты естественного радиационного фона Космическое излучение Земные источники внешнее облучение внешнее облучение внутреннее облучение Земная кора и стройматериалы 40 мбэр/год (21%) пища (К-40) 20 мбэр/год (11%) радон 100 мбэр/год (52%) галактическое космическое излучение 30 мбэр/год (16%) Радиационно опасными объектами (РОО) называют объекты, на которых производят, хранят, используют и транспортируют в больших количествах радиоактивные вещества (РВ) К РОО относятся: 1. Предприятия атомного топливного цикла – АТЦ (атомные электростанции, заводы по производству и переработке ядерного топлива, хранилища отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов). 2. Исследовательские и экспериментальные ядерные реакторы и испытательные стенды на промышленных предприятиях и в научно-исследовательских организациях. 3. Морские суда с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ). 4. Предприятия военно-промышленного комплекса по производству ядерных боеприпасов. 5. Транспортные средства всех типов, предназначенные для перевозки радиоактивных грузов КЛАССИФИКАЦИЯ РОО объекты с радиационной технологией предприятия промышленности НИУ радиационно-химические производства объекты с ядерной технологией предприятия АТЦ Россия 34000 ЯРОО 31 атомный энергоблок 113 НИЯР 21 предпр. ТЭЦ 245 ПЛАРБ 12 атомных судов 37 Принцип работы и устройство ядерного реакторабетонная защитная стена стержни управления графитовый замедлитель ТВЭЛы (урановые стержни) С физической точки зрения под ЯР следует понимать установку, в которой протекает управляемая ЦРД. С технической точки зрения – это установка, преобразующая ядерную энергию в тепловую 38 Принцип работы и устройство ядерного реактора= произведенное тепло отводимое тепло баланс Основное условие работы ЯР 39
Допустимые уровни облучения («Нормы радиационной безопасности» НРБ – 99/2009) Основные пределы доз Вклад различных источников в годовую эквивалентную дозу
40 Предпосылки и причины возникновения аварий на АЭСХарактерные предпосылки аварийных ситуаций 1. Потери теплоносителя 2. Непредвиденный переход ЦРД в надкритический режим Причины возникновения аварий: 1. Отказ оборудования 2. Ошибочные действия персонала 3. Стихийные бедствия 4. Случайные или преднамеренные воздействия различными видами оружия 41 Ошибки персонала (человеческий фактор) Неисправности оборудования (надежность оборудования) Нарушение теплового баланса в активной зоне. Повышение температуры (Т) и давления (р) в ТВЭЛах. Разбухание их оболочек (увеличение диаметра d ТВЭЛов) Т р d … Уменьшение сечения (S) каналов теплоносителя и его расхода (W). Плавление материалов оболочки ТВЭЛов и топлива. При Т = 1400С разрушение стенок ТВЭЛов,вследствии … S W Т = 1400С разрушение ТВЭЛов Сползание расплава материала оболочки Резкое повышение давления теплоносителя Соединение расплавов соседних ТВЭЛов, перекрытие каналов теплоносителей Контакт расплава топлива с теплоносителем и материалами активной зоны с образованием водорода: UO2+H2O U2O2 +H2 и окиси углерода: С+Н2О СО+Н2 Тепловой взрыв АЗ с возгоранием (Н2 + СО + О2) Внешние воздействия: природного и техногенного характера, теракты, обычные средства поражения Развитие запроектной радиационной аварии на АЭС 42 Чернобыльская АЭС – СССР, 26 апреля 1986г. В окружающую среду поступило около 50 млн. Ки. В ходе активной фазы катастрофы смертельные дозы радиации получил 31 человек, от отдаленных последствий острого облучения к 2000г. умерли около 80 человек, перенесли лучевую болезнь 134 человека, свыше 5 млн. человек подверглись сверхнормативному облучению. Общая площадь радиоактивного загрязнения составила около 160 тыс. км2. На ликвидацию последствий – 160 годовых бюджетов СССР. 43 44 МЕЖДУНАРОДНАЯ ШКАЛА СОБЫТИЙ НА АЭС
Основная цель шкалы – выдача информации о масштабе аварийного выброса в международно принятой форме о радиационно опасных событиях в виде, понятном для населения и общественности всех стран 45
46 47 Классификация аварий на АЭС (при ликвидации последствий) Частная – последствия ограничиваются производственным помещением Объектовая – последствия ограничиваются пределами объекта Местная – последствия ограничиваются пределами города, района, области Региональная – последствия ограничиваются территорией края, нескольких областей, республик в составе РФ Глобальная – последствия охватывают территорию нескольких республик, значительную часть территории страны или сопредельных государств 48 |