Выполнение расчетно-графических работ по прогнозированию и оценке обстановки при чрезвычайных ситуациях

Министерствотранспорта Российской Федерации
ФедеральноеАгентство железнодорожного транспорта
Государственноеобразовательное учреждение высшего
профессиональногообразования
Омскийгосударственный университет путей сообщения
цикл«Гражданская оборона и защита в ЧС»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯРАЗРАБОТКА
квыполнению расчетно-графических (контрольных) работ
попрогнозированию и оценке обстановки при чрезвычайных ситуациях.
Омск 2007
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайныхситуациях проводятся для заблаговременного принятия мер по предупреждениючрезвычайных ситуаций, смягчению их последствий, определению сил и средств,необходимых для ликвидации последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий.
Целью прогнозирования и оценки последствий обстановкичрезвычайных ситуаций является определение размеров зоны чрезвычайной ситуации,степени разрушения зданий и сооруже­ний, а также потерь среди персонала объектаи населения.
Как правило, эта работа проводится в три этапа.
На первом этапе производится прогнозирование последствийнаиболее вероятных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера,осуществляемое для среднестатистических условий (среднегодовые метеоусловия;среднестатистическое распределение населения в домах, на улице, в транспорте,на работе и т. п.; средняя плотность населения и т. д.). Этот этап работыпроводится до возникновения чрезвычайных ситуаций.
На втором этапе осуществляется прогнозирование последствий иоценка обстановки сразу же после возникновения источника чрезвычайных ситуацийпо уточненным данным (время возникновения чрезвычайной ситуации,метеорологические условия на этот момент и т. д.).
На третьем этапе корректируются результаты прогнозирования ифактической обстановки по данным разведки, предшествующей проведениюаварийно-спасательных и других неотложных работ.
В настоящем пособии рассматриваются методы прогнозированияпоследствий опасных явлений, соответствующие первому этапу.
Независимо от источника чрезвычайной ситуации можно выделитьшесть основных поражающих факторов, воздействующих на людей, животных,окружающую природную среду, инженерно-технические сооружения и т. д. Это:
— барическое воздействие (взрывы взрывчатых веществ, газовоздушныхоблаков, технологических сосудов под давлением, взрывы обычных и ядерныхсредств массового поражения и т. д.);
— термическое воздействие (тепловое излучение при техногенныхи природных пожарах, огненный шар, ядерный взрыв и т. д.);
— токсическое воздействие (техногенные аварии на химическиопасных производствах, шлейф продуктов горения при пожарах, применениехимического оружия, выбросы токсических газов при извержениях вулканов и т.д.);
— радиационное воздействие (техногенные аварии нарадиационно-опасных объектах, ядерные взрывы и т. д.);
— механическое воздействие (осколки, обрушения зданий, сели,оползни и т. д.);
— биологическое воздействие (эпидемии, бактериологическоеоружие и т. д.).
При прогнозировании последствий опасных явлений, как правило,используют детерминированные или вероятностные методы.
В детерминированных методах прогнозирования определеннойвеличине негативного воздействия поражающего фактора источника чрезвычайнойситуации соответствует вполне конкретная степень поражения людей,инженерно-технических сооружений и т. п.
Так, например, величина избыточного давления на фронтеударной волны />Рф = 10 кПа принимается безопаснойдля человека. При величине избыточного давления на фронте ударной волны />Рф > 100 кПабудет иметь место смертельное поражение людей.
При токсическом воздействии такими величинами являютсяпороговая токсодоза и летальная токсодоза.
Область, ограниченная линией, соответствующей определеннойстепени негативного воздействия, носит название зоны воздействия этого уровня(летального, среднего, порогового и т. п.).
В действительности при воздействии одной и той же дозынегативного воздействия на достаточно большое количество людей, зданий исооружений, компонентов окружающей природной среды и т.д. поражающий эффектбудет различен и приведенные выше значения соответствуют математическомуожиданию данной степени негативного воздействия.
Другими словами, негативное воздействие поражающих факторовносит вероятностный характер. Величина вероятности поражения (эффект поражения)Рпор (см. табл.П.1_) измеряется в долях единицы или процентах и определяется,как правило, по функции Гаусса (функции ошибок) через «пробит-функцию» Рr
/>
/>
где f—функция Гаусса; a, b — константы, зависящие от вида и параметровнегативного воздействия; D —доза негативного воздействия, равная:
/> – при термическом воздействии;
/> – при барическом воздействии;
/> – при токсическом воздействии;
/>  — при радиационном воздействии;
Здесь q —плотность теплового потока, />— время воздействия; />Рф — избыточноедавление на фронте ударной волны; I+ — импульсфазы сжатия ударной волны;
С — концентрация, токсиканта; DЭф — эффективная доза ионизирующего излучения; n — показатель степени.
Поскольку чрезвычайные ситуации природного характера итехногенные чрезвычайные ситуации имеют свою специфику, рассмотрим методикипрогнозирования их последствий раздельно.
 
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ОБСТАНОВКИПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА
Основными характеристиками землетрясений являются магнитуда иинтенсивность.
Магнитуда землетрясения является мерой общего количестваэнергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн, в гипоцентреземлетрясения, расположенном в очаге землетрясения на глубине до 730 км. Проекция гипоцентра на поверхность земли определяет эпицентр землетрясения, вокруг которогорасполагается область, называемая эпицентральной и испытывающая наибольшиеколебания грунта.
Интенсивность землетрясения определяется величиной колебаниягрунта на поверхности земли. Интенсивность в разных пунктах наблюденияразлична, однако магнитуда у толчка только одна.
Сила землетрясения исчисляется в баллах, причем, обычноприменяют либо шкалу Рихтера, использующую величину магнитуды (1
Землетрясения в зависимости от интенсивности колебаний грунтана поверхности земли классифицируются следующим образом: слабые (1—3 балла);умеренные (4 балла), довольно сильные (5 баллов); сильные (6 баллов); оченьсильные (7 баллов); разрушительные (8 баллов); опустошительные (9 баллов);уничтожающие (10 баллов); катастрофические (11 баллов); сильно катастрофические(12 баллов).
Интенсивность землетрясение J (R) определяется поформуле
/>; (5.3)
где R-расстояние от эпицентра землетрясения, км; h – глубина гипоцентра землетрясения, км;
М — магнитуда землетрясение, равная:
/>; (5.4)
где Zm– амплитуда земных колебаний, мкм.
Реальная интенсивность (Jреал) землетрясения и степень разрушения зданий и сооруженийбудет зависеть от типа грунта как под застройкой, так и на остальной окружающейместности:
/>; (5.5)
Где />Jпост – приращение балльности для грунта ( по сравнению сгранитом), на котором построена здание; />Jо.м. – приращение балльности для грунта в окружающей местности(табл. 5.1)
ЗНАЧЕНИЕ /> Jпост, /> Jо.м
Таблица 5.1Тип грунта
/> Jпост, /> Jо.м Тип грунта
/>Jпост, /> Jо.м Гранит Песчаные 1,6 Известняк 0,52 Глинистые 1,61 Щебень, гравий 0,92 Насыпные рыхлые 2,6 Полускальные грунты 1,36

Все здания и типовые сооружения традиционной постройки (безантисейсмических мероприятий) подразделяются на три группы, каждой из которыхсвойственна определенная сейсмостойкость (табл. 5.2).
Классификация зданий и сооружений по сейсмостойкости (Jc)
Таблица 5.2Группа Характеристика здания
Jс, баллы А
А1 Здания со стенами из местных строительных материалов: глинобитные без каркаса; саманные или из сырцового кирпича без фундамента; выполненные из скатанного или рваного камня на глиняном растворе и без регулярной (из кирпича или камня правильной формы) кладки в углах и т. п. 4
А2 Здания со стенами из самана или сырцового кирпича; с каменными, кирпичными или бетонными фундаментами; выполненные из рваного камня на известковом, цементном или сложном растворе с регулярной кладкой в углах; выполнение из пластового камня на известковом, цементном или сложном растворе; выполненные из кладки типа «мидис»; здания с деревянным каркасом с заполнением из самана или глины, с тяжелыми земляными или глиняными крышами; сплошные массивные ограды из самана или сырцового кирпича и т. п. 4,5 Б
Б1 Здания с деревянным каркасом с заполнением из самана или глины и легкими перекрытиями 5
Б2 Типовые здания из жженого кирпича, тесаного камня или бетонных блоков на известковом, цементном или сложном растворе: сплошные ограды и стенки, трансформаторные киоски, силосные и водонапорные башни 5,5 В
В1 Деревянные дома, рубленные «в лапу» или «в обло» 6
В2 Типовые железобетонные, каркасные, крупнопанельные и армированные крупноблочные дома; железобетонные сооружения: силосные и водонапорные башни, маяки, подпорные стенки, бассейны и т. п. 6,5 С
С1 Типовые здания и сооружения всех видов (кирпичные, блочные, панельные, бетонные, деревянные, щитовые и др.) с антисейсмическими мероприятиями для расчетной сейсмичности 7 баллов 7
С2 То же для расчетной сейсмичности 8 баллов 8
С3 То же для расчетной сейсмичности 9 баллов 9
Примечание. При сочетании в одном здании признаков двух илитрех типов здание в целом следует относить к слабейшему из них.
Состояние зданий и сооружений после землетрясения оцени­ваетсястепенью повреждения I(табл. 5.3).
Степени (I)разрушений зданий при землетрясениях
Таблица 5.3Степень Характеристика повреждений
Отсутствие видимых повреждении Сотрясение здания в целом; сыплется пыль из щелей, осыпаются чешуйки побелки
1
Слабые повреждения
Слабые повреждения материала и неконструктивных элементов здания: тонкие трещины в штукатурке; откалывание небольших кусков штукатурки; тонкие трещины в сопряжениях перекрытий со стенами и стенового заполнения с элементами каркаса, между панелями, в разделке печей и дверных коробок; тонкие трещины в перегородках, карнизах, фронтонах, трубах. Видимые повреждения конструктивных элементов отсутствуют.
Для ликвидации повреждений достаточен текущий ремонт здания
2
Умеренные повреждения
Значительные повреждения материала и неконструктивных элементов здания, падение пластов штукатурки, сквозные трещины в перегородках, глубокие трещины в карнизах и фронтонах, выпадение кирпичей из труб, падание отдельных черепиц. Слабые повреждения несущих конструкций: тонкие трещины в несущих стенах, незначительные деформации и небольшие отколы бетона или раствора в узлах каркаса и в стыках панелей.
Для ликвидации повреждений необходим капитальный ремонт здания
3
Тяжелые
повреждения
Разрушения неконструктивных элементов здания: обвалы частей перегородок, карнизов, фронтонов, дымовых труб. Значительные повреждения несущих конструкций: сквозные трещины в несущих стенах, значительные деформации каркаса, заметные сдвиги панелей, выкрашивание бетона в узлах каркаса.
Возможен восстановительный ремонт здания
4
Частичное разрушение Частичные разрушения несущих конструкций: проломы и вывалы в несущих стенах; разрывы стыков и узлов каркаса; нарушение связей между частями здания; обрушение отдельных панелей перекрытия; обрушение крупных частей здания
5
Обвал Обрушение несущих стен и перекрытия, полное обрушение здания с потерей его формы
Примечание.В зданиях, возведенных с антисейсмическими мероприятиями, при оценке степениповреждения учитываются только повреждения несущих элементов конструкций.
Люди,находящиеся в момент землетрясения внутри зданий, поражаются преимущественнообломками строительных конструкций. Вероятность общих (Робщ) ибезвозвратных {Рбезв) потерь в зависимости от степени повреждениязданий представлена в табл. 5.4.
Вероятность общих (/>) и безвозвратных(/>) потерь.
Таблица 5.4Вероятность потерь Степень разрушения зданий (I) 0, 1, 2 3 4 5
/> 0,05 0,5 0,95
/> 0,01 0,17 0,65
 
Для группы однотипных зданий в зависимости от ихсейсмостойкости Jс и реальнойинтенсивности землетрясения Jреалможет быть найденаосредненная степень разрушения (табл. 5.5), которая используется дляприближенной оценки потерь населения, нахо­дящегося в этих зданиях, по даннымтабл. 5.4.
Зависимость осредненной степени разрушения однотипных зданий(Iср) от приведенной интенсивности (Jреал – Jс) землетрясения
Таблица 5.5
Jреал – Jс 1 2 3 4 5 6
Iср 0,1 0,50 1,5 2,5 3,5 4,5 4,9
Так как степени разрушения зданий тоже являются случайнымивеличинами (см. табл. П.2), поэтому более точно потери населения с учетомданных табл. 5.4 следует оценивать по их математическим ожиданиям. Для этогосначала вычисляются вероятности людских потерь различных видов (структурапотерь) по формулам:
вероятность общих потерь населения
/> (5.6)
вероятность безвозвратных потерь населения
/> (5.7)
Вероятность санитарных потерь населения
/>     (5.8)
где /> — вероятность получения зданиямистепеней поражения от 3….5 (см. табл. 5.4)
Далее, учитывая, что по своей физической сущности величины Робщ,Рбезв и Рсан представляют собой относительные потеринаселения, под которыми понимают отношение численности пострадавшего населения(по видам поражения) в зданиях к его общей численности в них, то абсолютныепотери населения в зданиях при землетрясении определяются по формулам:
/>
/> (5.9)
/>
где Nобщ,, Nбезв, Nсан — абсолютные общие, безвозвратные исанитарные потери;
Nз –численность населения, находящегося в зданиях.
Бескаркасные здания из местного материала без фундамента напесчаном грунте.
Так как грунт, на котором построены эти здания, и грунтокружающей местности одинаков, то приращение балльности /> Jпост и />Jо.м (см. табл. 5.1) одинаково, и для песчаного грунтасоставляет 1,6, поэтому
/> (балла).
Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости Jс = 4 (см. табл. 5.2),
Jреал — Jс= 7,3 — 4 = 3,3 и, согласно табл.5.5, Iср = 2,8. При I=Iср = 2,8 /> 3 вероятность общих потерьнаселения в домах рассматриваемого типа при условии, что все дома получаттретью степень разрушения, по данным табл. 5.4. составит /> = 0,05, а безвозвратных— /> = 0,01.
Для более точного определения структуры потерь населения потабл. П.2 по разности величин Jреал— Jс/>3,3 (принимаем Jреал — Jс /> 3,0) находим вероятностьвозникновения различных степеней повреждения зданий: для первой степени /> = 0,1; длявторой степени/>= 0,3; для третьей степени /> = 0,5 и длячетвертой /> =0,1. Далее по формулам (5.6)—(5.8) находим структуру потерь:
/>
/>
/>
Примем для определенности, что землетрясение произошло ночью,когда 94% населения (табл. П.3.1) находится в жилых домах, и в бескаркасныхзданиях из местных материалов проживает 20% жителей населенного пункта (N3= 0,94 • 0,2 • 50 000 = 9 400 человек).
Тогда по формулам (5.9):
/> (чел.);
/> (чел.);
/> (чел.).
Кирпичные малоэтажные здания на полускальных грунтах.
Так как грунт, на котором построены эти здания, полускальный,то приращение балльности для грунта (по сравнению с гранитом), на которомпостроено здание, составляет />=1,36 (см. табл. 5.1), априращение балльности для песчаного грунта в окружающей местности /> составляет 1,6поэтому
/> (балла).
Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости Jс = 5,5 (см. табл. 5.2), тогда Jреал – Jс = 7,54 — 5,5 = 2,04, и, согласно табл. 5.5, Iср = 1,5. При I= Iср — 1,5  и, т. е. люди непострадают.
В соответствии с данными табл. П.2 по разности величин Jреал — Jс = 2,04
(принимаем Jреал— Jс /> 2) находим вероятностьвозникновения различных степеней повреждения зданий: для первой степени />; для второйстепени />/>; для третьейстепени/>.
Крупнопанельные здания, построенные на полускальных грунтах.
Так как грунт, на котором построены эти здания, полускальный,то приращение балльности для грунта (по сравнению с гранитом), на которомпостроено здание, составляет
/>Jпост = 1,36 (см. табл. 5.1), а приращение балльности дляпесчаного грунта в окружающей ме­стности />Jо.м составляет 1,6, поэтому
/> (балла).
Для зданий рассматриваемого типа параметр сейсмостойкости Jс = 6,5 (см. табл. 5.2), тогда Jреал – Jс = 7,54 — 6,5 = 1,04 и, согласно табл. 5.5, Iср = 0,5. При I= Iср = 0,5
Легко убедиться в том (см. табл. П.2), что при Jреал – Jс = 1,04 40% зданий рассматриваемого типа вообще не получитповреждений, 50% зданий получит повреждения первой степени, 10% —второй.
Таким образом, наибольшую опасность представляют бескар­касныездания без фундамента из местных материалов, жители которых могут серьезнопострадать.
Прогнозирование и оценка обстановки при чрезвычайныхситуациях природного характера осуществляется с использованием специальныхметодик и рекомендаций, часть некоторых из них изложена в данной методичке и вучебном пособии «Безопасность жизнедеятельности в ЧС природного и техногенногохарактера»- М.; Высш. шк.,2006г. В.А. Акимов, Ю.Л.Воробьев.Прогнозирование иоценка обстановки при чрезвычайных ситуациях техногенного характера
Призаблаговременном прогнозировании обстановки в чрезвычайных ситуациях техногенногохарактера, как правило, принимают следующие допущения
— рассматривают негативные события (источники чрезвычайныхситуаций), наносящие наибольший ущерб;
— масса (объем) выброса (сброса) вещества (энергии) притехногенной аварии соответствует максимально возможной величине или объемунаибольшей емкости;
— метеоусловия (класс устойчивости атмосферы, скорость инаправление ветра, температура воздуха, влажность и т. п.) принимаются наиболееблагоприятными (инверсия, скорость ветра 1 м/с, температура 20°С) дляраспространения пыле-паро-газово-го облака (радиоактивного, токсического,взрывоопасного);
— распределение населения в домах, на улице, в транспорте, напроизводстве принимается соответствующим среднестатистическому, с равномернойплотностью населения (персонала) в пределах населенного пункта (объектаэкономики).
Рассмотрим методы прогнозирования последствий некоторыхтехногенных аварий.
Прогнозирование и оценка обстановки при авариях, связанных совзрывами.
Прогнозирование обстановки при взрывах заключается вопределении размеров зон возможных поражений, степени поражения людей иразрушения объектов. Для этого обычно используют один из двух методовпрогнозирования последствий взрывов: детерминированный (упрощенный) ивероятностный.
При детерминированном способе прогнозирования поражающийэффект ударной волны определяется избыточным давлением во фронте ударной волны />Рф (кПа), взависимости от величины которого находятся степени поражения людей:
/>Рф, кПа Менее 10 10-40 40-60 60-100Более 100
Степень Безопасное ЛегкаяСредняя (крово- Тяжелая Смертельное поражения людей избыточное давление (ушибы., потеряслуха) течения, вывихи, (контузии) поражение сотрясения мозга) и степени разрушениязданий (табл. 5.19)
Избыточное давление во фронте ударной волны />Рф (кПа), при которомпроисходит разрушение объектов
Таблица 5.19Объект Разрушение полное сильное среднее слабое Здания жилые: кирпичные многоэтажные 30…40 20…30 10…20 8…10 кирпичные малоэтажные 35…45 25…35 15…25 8…15 деревянные 20…30 12…20 8…12 6…8 Здания промышленные: с тяжелым металлическим или ж/б каркасом 60…100 40…60 20…40 10…20 с легким металлическим каркасом или бескаркасные 80…120 50…80 20…50 10…20 Промышленные объекты: ТЭС 25…40 20…25 15…220 10…15 котельные 35…45 25…35 15…25 10…15 трубопроводы наземные 20 50 130 – трубопроводы на эстакаде 20…30 30…40 40…50 – трансформаторные подстанции 100 40…60 20…40 10…20 ЛЭП 120…200 80…120 50…70 20…40 водонапорные башни 70 60…70 40…60 20…40 станочное оборудование 80…100 60…80 40…60 25…40 кузнечно-прессовое оборудование 200…250 150…200 100…150 50…100 Резервуары, трубопроводы: стальные наземные 90 80 55 35 газгольдеры и емкости ГСМ и химических веществ 40 35 25 20 частично заглубленные для нефтепродуктов 100 75 40 20 подземные 200 150 75 40 автозаправочные станции – 40…60 30…60 20…30 перекачивающие и компрессорные станции 45…50 35…45 25…45 15…25 Резервуарные парки (заполненные) 90…100 70…90 50…80 20…40 Транспорт: металлические и ж/б мосты 250…300 200…250 150…200 100…150 ж/д пути 400 250 175 125 Тепловозы с массой до 50 т 90 70 50 40 цистерны 80 70 50 30 вагоны цельнометаллические 150 90 60 30 вагоны товарные деревянные 40 35 30 15 автомашины грузовые 70 50 35 10
Примечания:слабые разрушения — повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов.Ущерб—10—15% от стоимости здания; средние разрушения — разрушения крыш, окон,перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб — 30—40%; сильныеразрушения — разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб — 50%. Ремонтнецелесообразен; полное разрушение — обрушение зданий.
При вероятном способе прогнозирования поражающее действиеударной волны определяется как избыточным давление на фронте ударной волны />Рф (кПа), так иимпульсом фазы сжав ударной волны I+ (кПа * с).
Степень поражения(разрушения) Рпор (%) (см. табл. П. 1) опре­деляется в зависимости отпробит-функции Рr, являющейся функ­цией/>Рф (кПа) иI+ (кПа * с) (табл. 5.20).
Выражение пробит-функций для разных степеней поражения(разрушения)
Таблица 5.20
Степень поражения
(разрушения) Пробит-функция Поражение человека 1. Разрыв барабанных перепонок Рr = -12,6 + 1,524 ln Рф 2. Контузия
Рr = 5 – 5,74 ln{4,2/(1 + />Pф/Ро + 1,3/[I+/(/>)]},
где m – масса тела, кг 3. Летальный исход
Рr = 5 – 2.44 ln [7,38//>Pф + 1,9*103/(/>РфI+)] Разрушение зданий 1. Слабые разрушения
Pr = 5 – 0,26 ln [(4,6//>Pa)3,9 + (0,11/I+)5,0] 2. Средние разрушения
Pr = 5 – 0,26 ln [(17,5//>Pa)8.4+ (0,29/I+)9,3] 3. Сильные разрушения
Pr = 5 – 0,22 ln [(40//>Pa)7,4 + (0,26/I+)11,3]

При полном разрушении зданий под действием взрыва образу­ютсязавалы, форма и размеры которых зависят от размеров здания и особенностейвзрыва. При взрыве внутри здания обломки разле­таются во все стороныравномерно, а при взрыве вне здания — смещаются в направлении распространения ударнойволны (рис. 5.4).
При сильном разрушении зданий можно принять, что объемзавалов составляет примерно 50% объема завалов при полном раз­рушении здания.
При приближенных оценках размеры завалов, образующихся привзрыве внутри здания размером ABE,можно определить по формулам:
длина завала А (м)
/> (5.42)
ширина завала Взав (м)
/> (5.43)
где L –дальность разлета обломков, принимается равной половине высоты здания (L =H/2).
При внешнем взрыве размеры завала определяют по формулам
/> (5.44)
/> (5.45)
Для определения высоты завала h (м) используется формула
/> (5.46)

где /> — удельный объем завала на 100 м3 строительного объема зда­ния (табл. 5.21);
/>— константа, равная k = 2 — для взрыва вне зда­ния и k =2,5 — для взрыва внутри здания.
Объемно- массовые характеристики завалов
Таблица 5.21Тип здания
Пустотность
/>, м3/100 м3
Удельный объем />,
м3 / 100м3
Объёмный вес />, т / м3 Производственные здания Одноэтажное легкого типа 40 14 1,5 Одноэтажное среднего типа 50 16 1,2 Одноэтажное тяжелого типа 60 20 1,0 Многоэтажное 40 21 1,5 Смешанного типа 45 22 1,4 Жилые здания бескаркасные Кирпичное 30 36 1,2 Мелкоблочное 30 36 1,2 Крупноблочное 30 36 1,2 Крупнопанельное 40 42 1,1 Жилые здания каркасные Со стенами из навесных панелей 40 42 1,1 Со стенами из каменных материалов 40 42 1,1
Примечания: 1. Пустотность завала (/>) — объем пустот на 100 м3завала, м3. 2. Объемный вес завала (/>) — вес 1 м3 завала, т/м3
Для ориентировочного определения безвозвратных потерь Nбезв (чел) населения (персонала) внезданий и убежищ можно ис­пользовать формулу
/>, (5.47)
где Р – плотность населения (персонала), тыс. чел. /км2;Gтнт — тротиловый эквивалент, т.
Санитарные потери Nсан (чел.)принимаются равными
/>                                  (5.48)
а общие потери Nобщ( чел.)
/>                                (5.49)
Для ориентировочного определении потерь людей, находя­щихся взданиях, в зависимости от степени их разрушения можно использовать следующиеформулы:
/> (5.50)
/> (5.51)
/> (5.52)
где Ni — количествоперсонала в i-м здании, чел.; n — число зда­ний (сооружений) наобъекте; /> —общие потери при разруше­нии i-гоздания; К1i,K2i — коэффициенты для нахождения потерь в i-м здании, определяемые по табл.5.22.
Значения коэффициентов К1, К2
Таблица 5.22Степень разрушения зданий
К1
К2 Слабая 0,08 0,03 Средняя 0,12 0,09 Сильная 0,8 0,25 Полная 1 0,3

Взрыв конденсированных ВВ.
Для определения зависимости избыточного давления на фронте ударнойволны />Рф(кПа) от рас­стояния R (м)до эпицентра взрыва конденсированного взрывча­того вещества наиболее частоиспользуют формулу М.А. Садов­ского для наземного взрыва при условии 1/>R/>/> 100:
/> (5.53)
Величину импульса фазы сжатия I+ (кПа * с) на расстоянии R (м) от эпицентра взрыва для ориентировочных расчетов можноопределить по приближенной формуле
/>                                        (5.55)
Здесь GТНТ — тротиловый эквивалент, равныймассе тринитро­толуола (тротила), при взрыве которой выделяется такое же коли­чествоэнергии, как и при взрыве рассматриваемого взрывчатого вещества G, кг. Величина GТНТ (кг) определяется по формуле /> (5.55)
Где /> и /> – энергии взрывов,соответственно, рассматриваемого взрывчатого вещества и тротила, кДж/кг,приведенные в табл. 5.23.
Энергии взрыва /> (кДж)/кг конденсированныхвзрывчатых веществ
Таблица 5.23Взрывчатое вещество
/> Взрывчатое вещество
/> Индивидуальные: Смеси: тротил (ТНТ) 4520 Амматол 80/20 (80% нитрата + 20% ТНТ) 2650 гексоген 5360 октоген 5860 60% нитроглицериновый динамит 2710 нитроглицирин 6700 тетрил 4500 торпекс (42%гексогена + 40% ТНТ + 18% Al ) 7540 гремучая ртуть 1790
Пластическое ВВ (90% нитроглицерина + 8% нитроцеллюлозы + 1% щелочи + 0,2 % H2O) 4520
Взрыв парогазовоздушного облака внеограниченном пространстве
Парогазовоздушные (ПГВ) облако образуется при авариях всистемах переработки, транспортировки и хранения перегретых жидкостей и сжатыхгазов, а также при испарении разлившейся горючей жидкости (нефть, бензин и т.п.).
При аварии агрегата, содержащего горючие жидкости или газы,принимается, что все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство иодновременно происходит утечка вещества из подводящего и отводящеготрубопроводов в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов(табл. 5.24).
Расчетное время отключения трубопроводов
Таблица 5.24Характеристика системы автоматики Расчетное время отключения, с
Вероятность отказов менее 10-6 год-1 или обеспечено резервирование ее элементов Менее 120
Вероятность отказов менее 10-6 год-1 или не обеспечено резервирование ее элементов 120 Ручное отключение 300
Масса газа mг (кг), поступившего в окружающеепространство при аварии аппарата, равна
/> (5.56)
где Vа =0,01P1V1 — объем газа, вышедшего из аппарата, м3; Р1-давление в аппарате, кПа; V1 — объем аппарата, м3; Vт = Vт1 + Vт2 — объем газа, вышедшего из трубопровода, м3; Vт1 = />— объем газа, вышедшегоиз трубопровода до его отключения, м3; /> — расход газа, определяемый всоответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления втрубопроводе, его диаметра, температуры газа и т. п., м3 /с;
/>— время, определяемое по табл.5.24; /> —объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3; Р2— максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; />— внутренний!радиус />-гоучастка трубопровода, м; />— длина />-го участка трубопровода отаварийного аппарата до задвижек, м; n — число поврежденных участков трубопровода; /> — плотность паров газа, кг/м3.
При аварии аппарата с жидкостью часть жидкости может находитьсяв виде пара, вырывающегося при аварии в окружающее пространство, образуяпервичное облако. Оставшаяся часть жидкости разливается либо внутри обваловки(поддона), либо на грун­те с последующим испарением с зеркала разлива собразованием вторичного облака.
Масса пара в первичном облаке mп,1 (кг) равна
/> (5.57)
где />— объемная доля оборудования,заполненная газовой фазой; /> (Па), /> и/>(Па) — то же, что и в формуле(5.56); /> —температура жидкости в аппаратуре, К; М— молекулярная масса жидкости, кг/кмоль;R — универсальная газовая постояннаягаза, равная 8310 Дж/(К * кмоль).
Если разлившаяся жидкость имеет температуру Тжвыше, чем температура кипения Ткип и температура окружающей среды /> то она кипитза счет перегрева с образованием пара с массой /> (кг)
/>, (5.58)
где /> — удельнаятеплота кипения жидкости при температуре перегрева />, Дж/кг; Ср — удельнаятеплоемкость жидкости при температуре перегрева Тж, Дж/(кг*К); /> — массаперегретой жидкости, кг.
Разлившаяся жидкость с температурой Тж  (кг)во вторичном облаке
/> ( 5.59)
где W—интенсивность испарения жидкости, кг/(м * с); />— площадь испарения (разлива), м2,равная площади обваловки (поддона) или площади поверхности, занимаемойразлившейся жидкостью исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержа­щих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на 0,1 м2, остальные жидкости на 0,15 м2; />ИСП — время испаренияразлив­шейся жидкости, с, равное либо времени полного испарения />, либо ограничиваемоевременем 3600 с, в тече­ние которых должны быть приняты меры по устранению аварии.
Интенсивность испарения разлившейся жидкости W, кг/(м2 * с),определяется по справочным или экспериментальным данным. Например, согласнодокументу НПБ 107-97 при обосновании взрывопожарной опасности наружныхустановок для ненагретых легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) используетсяформула
/> (5.60)
где /> – давление насыщенного пара, кПа,определяемое по формуле
/> (5.61)
Поступающий в окружающее пространство горючий газ или пар ЛВЖмассой /> или/> (кг)образует взрывоопасное облако, горизонтальные размеры которого ограничены линией,соответствующей нижнему концентрационному пределу распространения пламени Снкпр(кг/м3) (табл. 5.25). При этом радиус облака Rнкпр (м) определяется по формулам:
для горючих газов
/> (5.62)
Характеристики взрываемости некоторых газов (паров)
Таблица 5.25Вещество
M,
кг / кмоль
/>
кДж/кг газа
/>,
кДж / кг газовоздушной смеси Пределы взрываемости (НКПР/ВКПР)
/>
кг / м3
/>
об., % %
кг/м3
Аммиак NH3 15 16 600 2370 15 / 18 0.11 / 0.28 1.18 19.72
Ацетон C3H6O 58 28 600 3112 2.2 / 13 0.052 / 0.31 1.21 4.99
Ацителен C2H2 26 48 300 3387 2 / 81 0.021 / 0.86 1.278 7.75
Бутан C4H10 58 45 800 2776 1.9 / 9.1 0.045 / 0.22 1.328 3.13
Бутадиен C4 H8 56 47 000 2892 2 / 11.5 0.044 / 0.26 1.329 3.38
Бензол C6H6 78 40 600 2973 1.4 / 7.1 0.045 / 0.23 1.350 2.84 Бензин 94 46 200 2973 1.2 / 7 0.04 / 0.22 1.350 2.10
Водород H2 2 120 000 3425 4 / 75 0.0033 / 0.06 0.933 29.59
Метан CH4 16 50 000 2763 5 / 15 0.033 / 0.1 1.232 9.45
Оксид углерода
CO 28 13 000 2930 12.5 / 74 0.14 / 0.85 1280 29.59
Пропан C3H8 44 46 000 2801 2.1 / 9.5 0.038 / 0.18 1.315 4.03
Этилен C2 H4 28 47 200 2922 3 / 32 0.034 / 0.37 1280 4.46
Примечание: НКПР – нижний концентрационный пределраспространения пламени;
ВКПР – верхний концентрационный предел распространенияпламени.
для паров ненагретых ЛВЖ
/> (5.63)
Плотность газа (пара) />(кг/м3) определяется поформуле
/> (5.64)
где /> — мольный объем, равный 22,4 м3/кмоль;/>—расчетная температура, °С, принимаемая равной максимально возможно температуревоздуха в соответствующей климатической зоне. При отсутствии соответствующихданных допускается принимать равной 61°С.
Внутренние границы ПГВ облака определяются внешними га­баритнымиразмерами аппаратов, резервуаров, установок и т. п. Во всех случаях R НКПР принимается не менее 0,3 м.
При расчете избыточного давления на фронте ударной волны привзрыве ПГВ облака принимают, что внутри облака имеется зона детонационноговзрыва радиусом R0:
/> (5.65)
где k —коэффициент, зависящий от способа хранения горючего вещества (1 — для газа; 0,6— для сжиженного газа под давлением; 0,1 —для сжиженного газа при пониженнойтемпературе (изотермическое хранение); 0,06 — аварийный разлив ЛВЖ); /> —стехиометрическая концентрация газа в смеси, объемные % (см.табл. 5.25).
В пределах зоны детонационного взрыва />Рф = 1750 кПа.
Избыточное давление />Рф (кПа) нафронте ударной волны, об­разующейся при взрыве ПГВ облака, равно
/> (5.66)
/> (5.67)
где mПР — приведенная масса пара или газа,участвующих во взрыве, кг; R —расстояние от эпицентра взрыва, м; /> и /> — соответственно энергии взрывагаза (пара) и тротила (тринитротолуола), кДж/кг (значение/>приведено в табл. 5.23,а значения энергий взрыва некоторых газов (паров) — в табл. 5.25); Z— коэффициент участия горючих газов ипаров в горении, который допускается принимать равным 0,1.
Величинаимпульса волны давления I+ (кПас * с) вычисляется по формуле
/> (5.68)

Взрыв парогазовоздушного облака вограниченном пространстве
При авариях с технологической аппаратурой, содержащей горючиегазы и жидкости, но находящейся в ограниченном пространстве, масса поступающихв помещение горючих газов (ГГ), горючих (ГЖ) и легко воспламеняющихся жидкостей(ЛВЖ) определяют по формулам (5.57) и (5.58).
Массу паров ГЖ, поступающих в помещение при испаренииразлившейся жидкости, находят по формуле (5.59), в которой пло­щадь испарения F{u2) определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих по массе 70% и менее растворителей разливается по площади 0,5 м2 пола помещения, а остальных жидкостей — на 1 м2 пола помещения. Длительность испарения /> (с) принимается равной времениполного испарения, но не более 3600 с.
Интенсивность испарения разлившейся жидкости в помещении Wкг / (m2 * с), согласно НПБ-105-95, определяется по формуле
/>
где /> — коэффициент, зависящий отскорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (табл.5.26); М- молекулярная масса жидкости, кг/моль; Р нас. — по формуле (5.61),кПа.
Значение коэффициента />
Таблица 5.26Скорость воздушного потока, м/с
Температура в помещении t, 0C 10 15 20 30 35 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0, 1 3,0 2,6 2,4 1,8 1,6 0, 2 4,6 3,8 3,5 2,4 2,3 0, 5 6,6 5,7 5,4 3,6 3,2 1, 0 10,0 8,7 7,7 5,6 4,6

Избыточное давление взрыва />Рф (кПа) для индивидуальныйгорючих веществ, состоящих из атомов углерода, водорода, кислорода, хлора,брома и фтора, определяется по формуле
/> (5.69)
где: /> — максимальное давление взрывастехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме,определяемой по справочным данным (при отсутствии данных допускается приниматьравным 900 кПа); /> — начальное давление, принимаемоеравным 101,3 кПа; m — масса горючегогаза или паров ЛВЖ в помещении, кг; Z —коэффициент участия горючего во взрыве, принимаемый равным 1 для водорода, 0,5— для других горючих газов, 0,3 — для паров ЛВЖ и ГЖ; Vсв — свободный объем помещения, м3 (можно принятьравным 80% помещения); /> — плотность газа или пара прирасчетной температуре, кг/м3; />— коэффициент, учитывающий негерметичностьпомещения и неадиабатность процессов горения, принимаемый равным 3; С СТХ– стехиометрическая концентрация горючего, % об., вычисляемая по формуле
/> (5.70)
где />стехиометрический коэффициенткислорода в реакции горения />число атомов углерода, водорода,кислорода и галоидов в молекуле горючего).

Прогнозирование и оценка обстановкипри авариях, сопровождающихся пожарами
Основным поражающим факторам пожаров является термическоевоздействие, обусловленное тепловым излучением пламени.
Термическое воздействие определяется величиной плотностипотока поглощенного излучения qПОГЛ (кВт/м2) и временем тепловогоизлучения /> (с).
Плотность потока поглощенного излучения qПОГЛ связана с плотностью потокападающего излучения qПАД соотношением qПОГЛ = /> qПАД, где /> — степень черноты (поглощательнаяспособность) тепловоспринимающей поверхности. Чем ниже степень черноты (большеотражательная способность), тем меньше при прочих равных условия величина qПОГЛ (далее q, кВт/м2).
Человек ощущает сильную (едва переносимую) боль, когдатемпература верхнего слоя кожи превышает 45 °С. Время достижения «порога боли» /> (с)определяется по формуле /> (5.71)
Различают три степени термического ожога кожи человека (табл.5.27).
Характеристики ожогов кожи человека
Таблица 5.27Степень ожога Повреждаемый слой Характеристика
Доза воздействия, кДж/м2 I Эпидермис Покраснения кожи Менее 42 II Дерма Волдыри 42-84 III Подкожный слой Летальный исход при поражении более 50% кожи Более 84
Время воспламенения горючих материалов /> (с) при воздействии наних теплового потока плотностью q(кВт/м2) определяется по формуле

/> (5.72)
где qкр — критическая плотность тепловогопотока, кВт/м2; А, n —константы для конкретных материалов (например, для древесины A = 4300, n = 1,61).
Значения qкрдля разныхматериалов и результаты расчета по формуле (5.72) приведены в табл. П.6.
Особенно опасным является нагрев резервуаров снефтепродуктами, которые могут воспламеняться при воздействии тепловогоизлучения (табл. 5.28).
Время воспламенения /> резервуара с нефтепродуктами взависимости от величины плотности потока теплового излучения q
Таблица 5.28
q, кВт/м2 34,9 27,6 24,8 21,4 19,9 19,5
/> 5 10 15 20 29 Более 30
При применении вероятностного подхода к определениюпоражающего фактора теплового воздействия на человека значения Рпор определяютпо табл. П. 1 с использованием для случая летального исхода при термическомпоражении следующее выражение для пробит-функции Рr:
/> (5.73)
Время термического воздействия /> (с) для случаев пожара разлития игорения здания (сооружения, штабеля и т. п.) равно
/> (5.74)

где />— характерное время обнаруженияпожара (допускается принимать 5 с); х — расстояние от места расположениячеловека до зоны, где плотность потока теплового излучения не превышает 4 кВт/м2,м; и — скорость движения человека (допускается принимать 5 м/с).
Для случая огненного шара время термического воздействияпринимается равным времени существования огненного шара.
Пожар разлития
При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженныйгорючий газ или жидкость, часть (или вся) жидкости может заполнить поддон илиобваловку, растечься по
/>
поверхности грунта или заполнить какую-либо естественнуювпадину.
Если поддон или обваловка имеют вертикальный внутреннийоткос, то глубину заполнения h (м)можно найти по формуле:

/> (5.75)
где />масса и плотность разлившейсяжидкости; FПОД –площадь поддона.
При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений,происходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение естественныхвпадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественнымии искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т. п.), а еслитакая информация отсутствует, то принимается толщина разлившегося слоя, равной h = 0,05 м, и определяют площадь разлива Fpaз (м2)по формуле
/> (5.76)
Отличительной чертой пожаров разлития является «накрытие»(рис. 5.6.) с подветренной стороны, которое может составлять 25—50% диаметраобвалования />
Пламя пожара разлития при расчете представляется в виде на­клоненногопо направлению ветра цилиндра конечного размера (см. рис. 5.6), причем уголнаклона /> зависитот безразмерной ско­рости ветра WВ:
/> (5.77)
Геометрические параметры факела пожара разлития находятся поформуле Томаса:
/> (5.78)
где Wв = /> — безразмернаяскорость ветра; mВЫГ — массовая скорость выгорания, кг/(м2* с); /> —плотность пара и воздуха, соответственно, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м/с2; D — диаметр зеркала разлива, м; />— скорость ветра, м/с.
Эмпирическиекоэффициенты по формуле Томаса (а = 55; b = 0,67 и с = — 0,21) получены по результатам экспериментов, выполненныхдля широкого диапазона изменения параметров:
/>/>
Скоростьвыгорания жидкостей определяют, как правило, экспериментально. Для экспертнойоценки скорости выгорания mВЫГ(кг/(м2* с)) можно воспользоваться эмпирической формулой
/> (5.79)
где /> — плотность жидкости, кг/м3;/> — низшаятеплота сгорания топлива, Дж/кг; LИСП — скрытая теплота испаренияжидкости, Дж/кг, С — коэффициент пропорциональности, значение которого, равное1,25 *10-6 м/с, получено путем обработки многочисленныхэкспериментальных данных по выгоранию большинства органических жидкостей и ихсмесей (рис. 5.7).
Плотность теплового потока, падающего на элементарнуюплощадку, расположенную на уровне грунта (см. рис. 5.6), /> (кВт/м2)вычисляется по формуле:
/> (5.80)

где /> — угловой коэффициент излучения сплощадки на боковой поверхности пламени пожара разлива на единичную площадку,расположенную на уровне грунта (рис. 5.6), определяемый по графику на рис. 5.8;qСОБ — средняя по поверхности плотностьпотока собственного излучения пламени кВт/м.3
/>
Для ориентировочных расчетов можно принять следующие значенияqСОБ (кВт/м2):
Сжиженный природный газ (метан) – 150…170
Сжиженный нефтяной газ – 50…60
Бензин – 120…140
Нефть – 60…80
Мазут – 50…70
Керосин – 80…00
Горение парогазовоздушного облака
Крупномасштабное диффузионное горение парогазовоздушного(ПГВ) облака, реализуемое при разгерметизации резервуара с горючей жидкостьюили газом под давлением, носит название «огненный шар». Плотность тепловогопотока, падающего с поверхности «огненного шара» на элементарную площадку наповерхности мишени qпад .(кВт/м2), равна
qпад =qсоб/>ехр/>,
где qсоб — платность потока собственногоизлучения «огненного шара», кВт/м2 (допускается принимать равной 450кВт/м2);
/> – угловой коэффициент излучения с«огненного шара» на единую площадку на облучаемой поверхности; Х – расстояниеот точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» дооблучаемого объекта, м; Н – высота центра «огненного шара», м, которуюдопускается принимать равной 0,5Dэф – эффективный диаметр «огненногошара», м, определяемый по формуле
Dэф= 5,33m0,327,
Где m –масса горючего вещества, кг.

Угловой коэффициент излучения с «огненного шара» на единичнуюплощадку на облучаемой поверхности при Н=0,5Dэф определяется по формуле
/>.
Время существования «огненного шара» r (с) рассчитывается по формуле
r = 0,92m0,303.
Рассчитав значения qпад и r по формулам (5.81) и (5.84), поформуле
/>
Определяется величина пробит-функции, а по таблице П.1вероятность летального исхода при термическом поражении Рпор.
Таблица П.1.
Значения пробит-функции
Рпор% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2,67 2,95 3,12 3,25 3,38 3,45 3,52 3,59 3,66 10 3,72 3,77 3,82 3,87 3,92 3,96 4,01 4,05 4,08 4,12 20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,33 4,36 4,39 4,42 4,45 30 4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,61 4,64 4,67 4,69 4,72 40 4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,87 4,90 4,92 4,95 4,97 50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,13 5,15 5,18 5,20 5,23 60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,39 5,41 5,44 5,47 5,50 70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,67 5,71 5,74 5,77 5,82 80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 6,04 6,08 6,13 6,18 6,23 90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,64 6,75 6,88 7,05 7,33 99 7,33 7,37 7,41 7,46 7,51 7,58 7,65 7,75 7,88 8,09
Таблица П.2.
Вероятность Р13 получения зданиямиразличной степени повреждения (I)
J-Jк Степень повреждения 1 2 3 4 5 0,9 0,1 1 0,4 0,5 0,1 2 0,1 0,3 0,5 0,1 3 0,1 0,3 0,5 0,1 4 0,1 0,3 0,5 0,1 5 0,1 0,3 0,6 6 0,1 0,9
Таблица П.3.1.
Среднесуточное распределение городского населения по местуего пребывания
Время
суток,
ч Место нахождения,%
Жилые
здания и здания культ-быт. назначения
Произ-
водст-венные
здания В транспорте На улице (открыто) Города с населением (млн.чел.) 0,25-0,5 0,5-1,0 Более 1,0 0,25-0,5 0,5-1,0 Более1,0 1 6 94 6 – – – – – – 6 7 74 6 7 9 12 13 11 8 7 10 22 50 9 11 17 19 17 11 10 13 28 52 6 7 10 14 13 10 13 15 45 37 4 4 7 14 14 11 15 17 27 49 8 9 13 15 15 12 17 19 45 24 10 12 15 20 18 15 19 01 77 14 4 4 6 5 5 3

Таблица П.3.2.
Среднесуточное распределение сельского населения по месту пребыванияВремя суток, ч Место нахождения, % Поле и с/х произ-ва Жилые помещения днем ночью днем ночью 1 6 25 10 75 90 6 7 60 40 40 60 7 10 75 75 25 25 10 13 80 80 20 20 13 15 85 75 15 25 15 17 85 50 15 50 17 19 80 40 20 60 19 01 50 20 50 80
Прогнозирование и оценка обстановки при авариях,сопровождающихся пожарами и взрывами осуществляется с использованием даннойметодической разработки и «Руководства по определению зон воздействия опасныхаварий с сжиженными газами, горючими жидкостями и АХОВ на объектахжелезнодорожного транспорта» ( Приложение 3)

Оценка радиационной обстановки
 
Общие положения
Радиационнаябезопасность населения – состояние защищенности настоящего и будущего поколениялюдей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.
Человекподвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находитьсявне организма и облучать его снаружи (внешнее облучение), и если радиоактивныевещества пополи внутрь человека с воздухом, водой, через открытую рану илидругим путем (внутреннее облучение).
Внутреннее ивнешнее облучение человека происходит от природных и искусственных источниковионизирующего излучения.
Источникионизирующего излучения – устройство или радиоактивное вещество, испускающееили способное испускать ионизирующее излучение.
Радиационнаябезопасность населения обеспечивается ограничением воздействия от всех основныхвидов облучения. Свойства источников и возможности регулирования различныхвидов облучения существенно разнятся. Поэтому регламентация обеспечениярадиационной безопасности производится для каждого источника отдельно сиспользованием различных методологических подходов и технических способов.
Радиоактивное загрязнение при разрушении (аварии ) объектовядерно-топливного цикла и перевозке радиоактивных материалов
В случаевозникновения аварии, при которой облучение людей превысит основные пределыдоз от техногенного источника облучения (приведенные в НРБ-99), должны бытьприняты практические меры для восстановления контроля над источником и сведенияк минимуму доз облучения, количества облучаемых лиц из населения,радиоактивного загрязнения окружающей среды, экономических и социальныхпотерь, вызванных радиоактивным загрязнением.
Процесспринятия решения по мерам защитных мероприятий (вмешательство)чрезвычайносложен и включает множество факторов, в том числе и не связанных с радиацией.Обычно к основным факторам относят следующие: масштаб аварии, безопасностьпроживания, проблемы здравоохранения, стрессы, переселение, низкий уровеньдоверия и понимания, риск загрязнения водных ресурсов и т.д.
При принятиирешения о характере вмешательства руководствуются следующими принципами.
1. Принципобоснования – предполагаемое вмешательство должно принести обществу и преждевсего облучаемым лицам больше пользы, чем вреда, т.е. уменьшение ущерба врезультате снижения дозы должно быть достаточным, чтобы оправдать вред самоговмешательства и затраты на него, в том числе социальные.
2. Принципоптимизации- форма, масштаб и длительность вмешательства должна бытьоптимизированы таким образом, чтобы чистая польза от снижения дозы, т.е.польза от снижения радиационного ущерба за вычетом ущерба, связанного свмешательством, была максимальной.
Исходя изпринципов планирование вмешательства (защитных мероприятий) на случайрадиационной аварии, органами Госсанэпиднадзора устанавливаются уровнивмешательства(дозы и мощности доз облучения, уровни радиоактивного загрязнения)применительно к конкретному РОО и условиям его размещения с учетом вероятныхтипов аварий, сценария развития аварийной ситуации и складывающейсярадиационной обстановки.
Срочноевмешательство согласно НРБ-99 требуется, если за двое суток дозы достигаютприведенных в таблице уровней, при превышении которых возможныдетерминированные эффекты.

Таблица 1.
Прогнозируемыеуровни облучения, при которых безусловно
необходимосрочное вмешательство.орган или ткань Поглощенная доза в органе или ткани. Гр За 2 суток
Годовая, при хроническом
облучении Все тело 1 – легкие 6 – кожа 3 – Щитовидная железа 5 – Хрусталик глаза 2 0,1 гонады 3 0,2 плод 0,1 – Красный костный мозг – 0,4
Прихроническом облучении в течении жизни вмешательство обязательно, если годовыепоглощенные дозы превышают значения, приведенные в таблице.
В случаекрупной аварии решение о мерах защиты населения принимаются по результатамсравнения прогнозируемой дозы, предотвращаемой защитным мероприятием, суровнями А и Б по таблицам 2,3.
Таблица 2.
Критерии дляпринятия неотложных решений в начальном периоде
радиационнойаварии.Меры защиты Предотвращаемая доза за первые 10 суток, мГр. На все тело Щитовидная железа, легкие, кожа. А Б А Б Укрытие 5 50 50 500
Йодная профилактика
Взрослые
Дети
–
–
–
–
250*
100*
2500*
1000* Эвакуация 50 500 500 5000
· только длящитовидной железы
·  
Таблица 3.
Критерии дляпринятия решений об отселении и ограничении потребления загрязненных пищевыхпродуктовМеры защиты Предотвращаемая эффективная доза, мЗв Уровень А Уровень Б Ограничение потребления загрязненных пищевых продуктов и питьевой воды 5- за первый год, 1/год в последующие годы 50 – за первый год, 10/год в последующие годы Отселение 50 за первый год 500 за первый год 1000 – за все время отселения
Таблица 4.
Критерии дляпринятия решений об ограничении потребления загрязненных пищевых продуктов впервый год после аварии.Радионуклиды Содержание радионуклида в пищевых продуктах, кБк/кг Уровень А Уровень Б Иод-131, Цезий-134, 137 и стронций- 90
1
0,1
10
1,0
Плутоний-238,239,
америций-241 0,01 0,1
Еслипредотвращаемый уровень облучения меньше А, то нет необходимости в мерахзащиты, связанных с нарушением нормальной жизнедеятельности населения,хозяйственного и социального функционирования территорий.
Если уровеньпредотвращаемого облучения больше А, но меньше, то решение принимается наосновании принципов обоснования и оптимизации с учетом конкретной обстановки иместных условий.
Дляаварийно-спасательных формирований, осуществляющих спасательные работы, а такжедля условий боевых действий с применением ядерного оружия, доза облученияустанавливается:
Однократная(в течении первых четырех суток) – 50Р(0,05Гр);
Многократная:в течении первых 10-30 сут.- 100Р (0,1Гр), в течении трех месяцев-200Р (0,2Гр),в течении года-300Р (0,3Гр).
При выявлениирадиационной обстановки решаются следующие задачи:
— определениеразмеров зон радиоактивного загрязнения местности и отображения ее на картах (схемах, планах);
— определениеразмеров зон облучения щитовидной железы детей и взрослого населения за времяпрохождения облака и отображения его на картах.
Зонирование загрязненных территорий
На разныхстадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территории,которое основывается на величине годовой эффективной дозы, которая может бытьполучена жителями в отсутствии мер радиационной защиты.
Под годовой дозой– понимается эффективная доза, средняя у жителей населенного пункта за текущийгод, обусловленная искусственными радионуклидами, поступившими в окружающеюсреду в результате радиационной аварии.
Натерритории, где годовая эффективная доза не превышает 1мЗв, проживание ихозяйственная деятельность населения на данной территории по радиационномуфактору не ограничивается.

Зонирование на восстановительной стадии радиационной аварии
1. зонарадиационного контроля- от 1мЗв до 5мЗв. В этой зоне помимо мониторингарадиоактивности объектов окружающей среды, сельскохозяйственной продукции и дозвнешнего и внутреннего облучения критических групп населения, осуществляютсямеры по снижению доз.
2. зонаограниченного проживания – от 5мЗв до 20мЗв. В этой зоне осуществляются те жемеры мониторинга и защиты населения что и в первой. Добровольный въезд науказанную территорию для постоянного проживания не ограничивается, однакоразъясняется риск ущерба здоровью.
3. зонаотселения – от20мЗв до 50мЗв. Въезд на указанную территорию для постоянногопроживания не разрешен, особенно для лиц репродуктивного возраста и детей.
4. зонаотчуждения – более50мЗв. В этой зоне проживание не допускается, а хозяйственнаядеятельность и природопользование регулируется специальными актами.
Расчет дозвнутреннего облучения от загрязненных продуктов.
Врегиональном органе санэпиднадзора всегда имеются данные о загрязненностирадионуклидами пищевых продуктов. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)устанавливают стандартные условия для поступления радионуклида в организмчеловека. Эти условия характеризуются:
— величинойобъема воздуха Vнас., с которымрадионуклид поступает в организм человека на протяжении календарного года (нас.в возрасте 12-17 лет
-V= 7,3 *106 литров, старше17 лет- Vнас.=8,1*106л.);
— массой водыМ нас., с которой радионуклид поступает в организм
(Мнас.=730кг/год);
— времяоблучения в течении календарного года (t=8800ч.)
Пример. Натерритории проживания населения было зафиксировано загрязнение пищевыхпродуктов радионуклидами цезием-137, стронцием-90, и йодом-131. Удельная иобъемная активность (Аm иАо) пищевых продуктов и состав рациона приведены в таблице 5.
Определитьэффективную дозу облучения населения (в возрасте до 17лет) от пищевых продуктови питьевой воды в течении календарного года.
Таблица 5.
Состав исодержание радионуклидов в пищевых продуктах и водеНаименование пищевых продуктов Наименование радионуклидов в продуктах
Масса пищевых продуктов за год
кг(л) Цезий-137 Стронций-90 Йод -131 Активность радионуклидов, Бк/кг, Бк/л Молоко 50 20 120 190 Мясо 100 40 80 60 Хлеб 30 10 40 110 Картофель 200 50 240 200 Питьевая вода 8 4 5 730 Рыба 80 30 20 40
Решение. 1.определяем активность пищевых продуктов и питьевой воды за календарный год подолгоживущим радионуклидам (период полураспада больше года):/>
По молоку Аcs=50*190=9500Бк; Аsr=20*190=3800Бк;
По мясу =6000Бк;=2400Бк;
По хлебу =3300Бк;=1100Бк;
По картофелю =40000Бк;=10000Бк;
По питьевойводе =5840Бк; =2920Бк;
По рыбе =3200Бк;=1200Бк;
Годоваяактивность радионуклидов, имеющих «небольшой» (по сравнению с одним годом)период полураспада, определяется по зависимости:
/>/>
где А –активность радионуклида за промежуток времени от t1 до t2 (в данном случае в течении года),Бк; М – масса пищевых продуктов, кг; А0 – активность (удельная)радионуклида в начальный момент времени ti, Бк/кг; t1 и t2 – начальное и конечное времяпоступления радионуклида в организм (для примера t1=0 и t2=8800ч.)ч; T- период полураспада радионуклида, ч.
Интегрированиевыражения
/>
При«небольшом» (с одним годом) периодом полураспада радионуклида выражение изприведенной формулы, при условии что выражение />/> можно привести к нулю, тогдаформула примет вид:
/>
Годоваяактивность пищевых продуктов и питьевой воды по йоду-131:
По молоку Аj= 190*120*193/8800*0,693=722Бк;
По мясу =152Бк;
По хлебу =139Бк;
По картофелю= 1519Бк;
По питьевойводе =115 Бк;
По рыбе =25Бк;
2. Определяемсуммарную активность пищевых продуктов по каждому радионуклиду за год.
По цезию-137:Аcs=9500+6000+3300+40000+1600+3200 =63600Бк/год;
По стронцию:Аsr =3800+2400+100+10000+800+1200=19300Бк/год;
По йоду: Аj =722+152+139+1519+116+25+=2673Бк/год.
3. Определяемэффективную дозу облучения населения от загрязненных продуктов по каждомурадионуклиду, по таблице 6.(прил.) (табл.П-2, НРБ-99).
Для цезия –137 Е = 1,3* 10-8 Зв/Бк;
Для стронция– 90 Е = 8,0*10-8 Зв/Бк;
Для йода –131 Е = 1,8*10-8Зв/Бк.
Эффективнаядоза от внутреннего облучении, обусловленная поступлением в организмрадионуклидов с продуктами питания, определяется как произведение суммарнойактивности радионуклида за год на его дозовый коэффициент.
Ecs = E *Acs=1,3*10-8*63600=0,83мЗв;
Esr =E*Asr = 8,0*10-8*19300 =154мЗв;
Ej = E *Aj = 1,8*10-7*2683 =0,048мЗв.
Внутренняядоза облучения населения от пищевых продуктов составит:
Евнутр=Ecs + Esr + Ej= 0,830+01,54 + 0,048 = 2,85мЗв.
Такимобразом, население от пищевых продуктов в течение календарного года получитэффективную дозу 2,85мЗв. Для принятия решения об ограничении потребленияпродуктов необходимо воспользоваться табл.4. В данном случае уровень облученияпревосходит предел А, но не достигает предела Б, решение может быть принято поограничению употребления пищевых продуктов с учетом конкретной обстановки ичастных условий.
Определениедозы облучения населения от загрязненного воздуха радионуклидами.
Для примеравозьмем время проживания населения на загрязненной территории в течении одногокалендарного года. Радиационная авария находится в восстановительной стадии,т.е. нет выброса в атмосферу радионуклидов.
При проведенииисследования воздуха было зафиксировано, что в воздухе содержатся радионуклидыцезий-137, стронций-90, и йод-131.
Объемнаяактивность воздуха по радионуклидам:
Acs = 17,6Бк/м3;
Asr = 5Бк/м3;
Aj = 15Бк/м3.
Так какпериод полураспада стронция-90 составляет 29,1 лет, цезия -131-30 лет, то втечении календарного года снижение активности этих радионуклидов будетнезначительная, в расчетах снижения активности можно не учитывать.
1. Определяемгодовую активность радионуклидов, поступивших в организм с воздухом.
Для населения(возраст12-17 лет) объем вдыхаемого воздуха
Vнас.=7,3*106 л/год=7,3*103м3/год;
Годоваяактивность цезия-137 и стронция -90

Acs = 17,6 * 7,3*103Бк;
Asr =5 * 7,3*103 = 36,5*103Бк.
Периодполураспада йода-131 – 8,04 суток, т.е. довольно быстрый, поэтому активностьэтого радионуклида будет падать при условии, что не будет аварийного сброса.Активность йода-131 будет изменятся с течением времени по зависимости:
/>
Следовательногодовая активность йода-131 будет:
/>, где Vвозд. — объем воздуха, вдыхаемого за время t;
A0 — начальная активность йода -131; t – время нахождения населения назараженной территории; T –период полураспада йода-131.
Проинтегрировавэто выражение и подставив время в часах, получим следующую зависимость:
/>
Дляпрактических расчетов годовую активность воздуха, загрязненного короткоживущимирадионуклидами определяют по формуле:
/>=/>, где /> — годовой объем воздуха, определяется из НРБ-99(стандартныеусловия), />-объемная активность воздуха на начало поступления в организм человека, Бк/м3;/> — периодполураспада, ч.
2. Определяемдозу облучения населения по каждому радионуклиду.
По таблице 6(табл. П-2, НРБ-99), находим дозовые коэффициенты для радионуклидов:
J-131 E =7,2*10-8 Зв/Бк;
Sr-90 E =5,10-8 Зв/Бк;
Cs-137 E =4,6*10-9Зв/Бк.
Дозыоблучения:
Ej =7,6*10-9*7,2*10-8 =0,252мЗв;
Esr =5*10-8*36,5*103 =1,825мЗв;
Ecs =4,6*10-9*128,5*103=0,591мЗв.
Эффективнаядоза от загрязненного воздуха:
Eвозд. внутр.= 0,252 +1,825 +0,591 =2,67мЗв.
Общая дозавнутреннего облучения от поступления в организм человека радионуклидов черезорганы дыхания и пищеварения:
Евнутр.=Епища + Евоздух = 2,85 +2,67 =5,52мЗв.
Расчет внешней дозы облучения
Во многихслучаях внешнее облучение от радионуклидов, находящихся в окружающей человекасреде, является самой большой составляющей дозы. Особенно большой вкладвнешнего облучения в общее будет там, где вводились ограничения на пищевыепродукты.
Внешнееоблучение обуславливается в основном /> — излучением и определяется по формуле:

/>внеш.=8800*к*/>,где />-эффективная доза излучения; Рм, Рз- мощность дозы излучения наоткрытой местности и в зданиях соответственно; Ром,, Роз-радиационный фон на открытой местности и в зданиях до аварии; К- коэффициентперехода (при измерении мощности дозы в Греях К=0,7; в Зивертах К =1).
Пример.Мощность дозы на открытой местности составляет 0,24мкЗв/час, в зданиях-0,41мкЗв/час. Определить дозу облучения за календарный год t=8800ч, если до аварии радиационныхфон на местности 0,1мкЗв/час, а в зданиях 0,2мкЗв/час.
Решение.Воспользуемся формулой
Евнеш.=/>
или примерно1,72мЗв.
Такимобразом, эффективная доза за год у жителей:
Е = Евнутр.+Евнеш.=5,52 +1,72 =7,24мЗв/год.
На разныхстадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территорий,которое основывается на величине годовой эффективной дозы, которая может бытьполучена жителями в отсутствии мер защиты. В данном случае, навосстановительной стадии радиационной аварии территория попадает в зонуограниченного проживания населения, например населенные пункты №3,4,6(см.рисунок 1)./>
Определение размеров зон радиоактивного загрязнения иоблучения щитовидной железы
Зоны радиоактивногозагрязнения представляют собой участки местности, ограниченные изолиниями дозвнешнего облучения, которые может получить незащищенное население при открытомрасположении за промежутки времени, определяемые с момента начала выбросарадиоактивных веществ (время формирования заданной дозы облучения). Фактическоевремя формирования дозы облучения меньше на время подхода облака
Приведенноевремя подхода радиоактивного облака />(ч), отсчитываемое с момента начала выбросарадиоактивных веществ в атмосферу, определяется по формуле:

/>,
Где Х-расстояние до аварийного реактора по оси следа радиоактивного облака, км; U0 — скорость ветра на высоте флюгера (10м), м/с; /> — коэффициент,учитывающий распределение скорости ветра по высоте и размерность величин />X и U0и принимающий значения при конвекции– 0,23, изотермии – 0,20, инверсии – 0,09.
Время подходарадиоактивного облака является временем начала радиоактивного загрязненияместности.
Зоныоблучения щитовидной железы представляют собой участки местности, ограниченныеизолиниями доз, которые получить не защищенное население при ингаляционномпоступлении радиоактивных веществ за время прохождения облака.
Дополнительнаяинформация: заданные дозы внешнего гамма-облучения D0(Гр) и облучения щитовидной железы Dж (Гр) при открытом расположении, выбираемые, как правило, всоответствии с критериями для принятия решения (таб.6).
Таблица 6.Меры защиты Предотвращаемая доза за первые 10 суток, мГр На все тело Щитовидная железа, легкие, кожа Уровень А Уровень Б Уровень А Уровень Б укрытие 5 50 50 500
Йодная профилактика:
— взрослые
— дети
–
–
–
–
250*
100*
2500*
1000* Эвакуация 50 500 500 5000
· только длящитовидной железы.
Порядокрешения задачи.
1. По даннымтаблицы 7. определяется степень вертикальной устойчивости атмосферы,соответствующая погодным условиям и времени суток.
Таблица 7.
Степеньвертикальной устойчивости атмосферы.Скорость ветра, м/с ночь утро день вечер
Ясно,
перемен. Облач-
ность
Сплош
ная обл-
ачность
Ясно,
перемен.
Облач-
ность
Сплош
ная облач-
ность
Ясно,
перемен.
облач
ность
Сплош-
ная
облач-
ность
Ясно,
перемен.
облач-
ность
Сплош-
ная
облач-
ность
/>2 Ин Из Из (ин) Из Кон(из) Из Из Из 2 -3,9 Ин Из Из (ин) Из Из Из Из(ин) Из
/>4 Ин Из Из Из Из Из Из Из
2. На карте(плане) обозначаются положение аварийного РОО(реактора) и в соответствии сзаданным направлением ветра черным цветом наносится ось следа радиоактивногооблака.
3. По табл.8определяются глубины прогнозируемых зон радиоактивного загрязнения /> соответствующиезаданным значениям дозы внешнего облучения и времени ее формирования, погоднымусловиям, типу ядерного реактора, а также находятся глубины прогнозируемых зоноблучения щитовидной железы, соответствующие заданной дозе облучения.

Таблица 8.
Глубины (Lx, км) зон радиоактивного загрязнения иоблучения щитовидной железы для принятия неотложных решений по защите населенияв начальном периоде аварии для реактора РБКМ-1000 и ВВЭР-1000 при различнойстепени вертикальной устойчивости атмосферы и скорости ветра (м/с) на высоте 10 м.Зона конвекция изотермия инверсия
/>2 3 4
/>2 5
/>7
/>2 3 4 Укрытие (уровень А, 5мГр за первые 10 суток на все тело)
240
/>300
200
/>240
190
/>220
/>280
/>260
/>300
/>200
/>260
/>300
250
275
/>280
210
/>300
/>250 Укрытие (уровень Б, 50мГр за первые 10 суток на все тело)
55
110
40
110
35
80
140
200
163
300
160
295
140
140
185
130
220
180 Эвакуация (уровень Б, 500мГр за первые 10 суток на все тело)
10
21
8
5
6
11
45
70
30
44
25
53
60
57
60
50
50
50
Йодная профилактика взрослые:
уровень А, 250мГр за первые 10 суток для щитовидной железы
уровень Б,2500мГр за первые 10 суток для щитовидной железы
90
140
48
28
69
125
11
20
51
98
9
14
160
180
60
90
185
235
48
90
195
240
40
78
160
185
77
105
190
220
85
120
205
270
87
130
Дети:
Уровень А, 100мГр за первые 10 суток для щитовидной железы
Уровень Б, 1000мГр за первые 10 суток для щитовидной железы
255
278
91
141
227
275
80
124
198
270
54
101
277
260
157
178
287
/>300
179
230
297
/>300
190
232
243
257
161
181
280
290
184
218
290
/>300
192
265
Примечание. В числителе приведены значения дляРБМК-1000, в знаменателе – для ВВЭР-1000.
4.Максимальные ширины зоны Ly (км) (на середине глубин) определяются по формуле
Ly=ALх,
где А –коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы ипринимающий значения при конвекции – 0,20, изотермии – 0,06, инверсии – 0,03.
5. Площадизон радиоактивного загрязнения S (км2)и облучения щитовидной железы находятся по формуле:
S=0,8LxLy.
6. Используянайденные размеры, зоны в масштабе карты отображаются в виде правильныхэллипсов ( см. рис.2.).
При решениизадач с разрушением реакторов типа ВВЭР-440 глубины зон определяются умножениемданных рассчитанных для реактора ВВЭР-1000, на коэффициент 0,663.
Lx(ВВЭР-440)= 0,663Lx(ВВЭР-1000).
 
Оценка радиационной обстановки при применении ядерного оружия
Средипоражающих факторов ядерного взрыва ионизирующее излучение создают проникающаярадиация и радиоактивное заражение местности.
Проникающаярадиация- представляет собой поток гамма-излучения и поток нейтронов.
Гамма-излучениеи нейтронное излучение различны по своим физическим свойствам, а общим для нихявляется то, что они могут распространятся в воздухе во все стороны нарасстояние до -4км. Проходя через биологическую ткань, гамма-кванты и нейтроныионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, отдельных органови систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания — лучевойболезни.
Источникомпроникающей радиации являются ядерные реакции деления и синтеза, протекающие вбоеприпасах в момент взрыва, а также радиоактивный распад осколков деления.
Времядействия проникающей радиации при взрыве зарядов деления и комбинированныхзарядов не превышает нескольких секунд (10-15сек.) и определяется временемподъема облака взрыва на такую высоту, при которой гамма-излучение поглощаетсятолщей воздуха и практически не достигает поверхности земли.
Поражающеедействие гамма-излучения на человека характеризуется поглощенной дозой. Так какоблучение является внешним (облучается все тело), а взвешивающий коэффициентдля гамма-излучения равен единицы, то можно принять, что поглощенная доза равнаэквивалентной дозе, (в данном случае 1Гр=1Зв) и в дальнейшем использовать дляхарактеристики поглощенную дозу. Время набора человеком основной части дозы (до80%) равно нескольким секундам.
При воздушноми наземном ядерных взрывах доза гамма-излучения на равных расстояниях от центравзрыва практически одинакова, но она зависит от плотности воздуха. Плотностьвоздуха летом меньше чем зимой, поэтому при взрыве летом доза гамма-излучениябудет больше, чем зимой на одном и том же расстоянии от центра взрыва.
Эквивалентнаядоза складывается из доз гамма-излучения и нейтронов, которые действуют налюбой объект практически одновременно. Поэтому, поражающее действие проникающейрадиации определяется суммарной дозой (эквивалентной дозой), получаемой врезультате сложения доз гамма-излучения и нейтронов.
Изменениесуммарных доз проникающей радиации для взрывов различной мощности в зависимостиот расстояния представлено на рис.2.
Соотношениемежду дозами гамма-излучения и нейтронного излучения в эквивалентной дозезависит от мощности взрыва и расстояния до центра взрыва. Для больших доз ивзрывов мощностью менее 10кт доза, обусловленная нейтронами, большие дозы,обусловленной гамма-излучением; для средних величин доз, а также для взрывовмощностью более 10кт справедливо обратное соотношение.
Прохождение проникающей радиации через защитные материалы
В веществе,более плотном чем воздух, гамма-излучение и нейтронное излучение ослабляютсяеще сильнее. Происходит это потому, что чем больше плотность вещества, тем большев единице его объема атомов и тем больше количество раз взаимодействуют с нимигамма-излучение и нейтроны.
При попаданиипотока гамма-излучения на поверхность преграды толщиной l, некоторый слой dy уменьшает дозу гамма-излучения в двараза (рис.3). тогда на границе А-А доза равна Doy/2, если в толщине преграды умещаетсянесколько слоев dy, тодоза радиации, например на границе второго слоя Б-Б, будет Doy/4, и т.д. в общем виде ослаблениедозы гамма-излучения преградой толщиной l пропорционально 2l/dy. Эта величина называетсякоэффициентом ослабления материала Кy,. Доза за преградой будет:

D=D0y/2l/dy
 
/>
Рис.3. Схемаослабления гамма-излучения преградой.
Таблица 8.
Толщина слояполовинного ослабления некоторых материаловНаименование материала Слой половинного ослабления, см
dy
dn
Древесина
Полиэтилен
Вода
Грунт
Кирпичная кладка
Стеклопластик
Стиробетон
Железобетон
Железо
Свинец
30,5
21.8
20,4
13,0
13,0
12,0
11,0
9,5
3,5
2,0
9,7
2,7
2,7
9,0
10,0
4,0
5,0
8,2
11,5
12,0
Расчет противорадиационной защиты убежища
Ограждающиеконструкции убежищ должны обеспечивать ослабление радиационного воздействия додопустимого уровня.
Степеньослабления радиационного воздействия выступающими над поверхностью землистенами и покрытиями убежищ следует определять по формуле:
A/>2КyiКniКр/Кyi+Кni
Где А –степень ослабления проникающей радиации (нормируется согласно СНиП2.01.51.-90); Кyiи Кni –коэффициенты ослабления дозыгамма-излучений и нейтронного излучения i-м слоем материала ограждающих конструкций убежища (табл.9);Кр — коэффициент условий расположения убежищ, который определяется поформуле:
Кр=Кзас/Кзд
Где Кзас-коэффициент, учитывающий снижение дозы проникающей радиации в застройке ипринимаемый по СНиП II-11-77; Кзд–коэффициент, учитывающий ослабление радиации в жилых и производственныхзданиях при расположении в них убежищ и принимаемый по СНиП II-11-77.Таблица 9
Толщина
Слоя
материала
Коэффициент ослабления толщей материала дозы проникающей радиации
гамма-излучения и нейтронов
10
15
20
25
30
35
40
45
50 бетон кирпич грунт дерево полиэтилен сталь
Кn
Кy
Кn
Кy
Кn
Кy
Кn
Кy
Кn
Кy
Кn
Кy 6,2 2,0 3,7 1,7 6,5 1,7 12 1,0 22 1,0 4,7 17 12 3,5 5,5 2,5 13 2,5 30 1,2 53 1,3 6,5 56 23 5,3 8,2 3,7 26 3,8 59 1,3 130 1,7 8,8 150 43 8,3 12 5,2 51 5,7 120 1,5 240 2,0 11 280 74 13 17 7,2 100 8,2 200 1,8 460 2,5 14 430 130 20 24 10 170 12 340 2,2 860 3,0 17 640 230 30 34 14 280 17 550 2,5 1600 3,8 21 900
390
680
44
66
47
66
18
24
470
780
25
35
910
1500
3,0
3,5
3100
3800
4,5
5,5
26
33
1200
1200
Радиоактивное заражение местности, приземного слоя атмосферыи объектов
Радиоактивноезагрязнение территории является поражающим фактором ядерного взрыва. Оносоздается радионуклидами, образованными в результате ядерной реакции иоблучения некоторых химических элементов в атмосфере и грунте нейтронами.Поражающее действие радиоактивного заражения обуславливается в основномгамма-излучением и в меньшей степени бета-излучением; альфа-излучение можетвоздействовать на человека при попадании радионуклида внутрь организма.
Поражающеедействие радиоактивного загрязнения определяется главным образом внешнимоблучением. Попадание радионуклида на кожу или внутрь организма несколькоувеличивает поражающий эффект внешнего облучения.
Основнымиисточниками радиоактивного загрязнения территории в районе взрыва являютсярадионуклиды, образовавшиеся в результате ядерной реакции и наведеннаяактивность элементов поверхностного слоя почвы (это алюминий-28, марганец-56,натрий-24, железо-59). Радионуклиды образуются в почве под воздействиемнейтронов, выходящих из зоны взрыва.
Загрязнениеместности по пути движения облака взрыва образуется в результате выпадения изоблака и пылевого столба радиоактивных частиц (частиц грунта и капель воды сосевшими на них радионуклидами). Зону заражения местности по пути движенияоблака взрыва называют следом облака.
Зонированиетерритории производится в зависимости от дозы, которую может получить население,находящееся на отрытой местности от 1часа после взрыва до полного распадарадиоактивных продуктов и предположении, что меры защиты не применяются. Дозарассчитывается от гамма-излучения при внешнем облучении всего тела человека(т.е. поглощенная доза равна эквивалентной дозе).
Таблица10
Характеристиказон радиоактивного загрязнения территории на следе облака и в районе ядерноговзрыва
Зона
загрязнения
Условное
обозначение
Цвет линии
границы зоны
на схеме Поглощенная доза, Гр
На внешней
границе зоны
В середине
зоны
На внутренней
границе зоны
Умеренного
заражения
Сильного
заражения
Опасного
заражения
Чрезвычайно
опасного
заражения
А
Б
В
Г
Синяя
Зеленая
Коричневая
черная
0,4
4
12
40
1.25
7
22
70
4
12
40
Более100
На равниннойместности при неменяющемся направлении и скорости среднего ветра, а также припрогнозировании зон радиоактивного загрязнения след облака имеет форму эллипса

/>
Рис.3 Зонырадиоактивного загрязнения территорий.
Степеньрадиоактивного загрязнения местности характеризуется мощностью дозы радиации.Мощность дозы излучения (уровень радиации) –величина дозы ионизирующегоизлучения, отнесенная к единице времени (1час). P=dD/dt (Гр/с-1, Гр/ч). Мощностьдозы зависит от плотности потока гамма-квантов и их энергии. Энергиягамма-квантов со временем изменяется незначительно, а плотность их уменьшаетсяпрямо пропорционально уменьшению активности радионуклидов. Это обстоятельство,а также естественные процессы непрерывного распада радионуклидов приводит куменьшению мощности дозы с течением времени. Изменение мощности дозы в любойточке загрязненной территории происходит по определенному закону:
Pt=P0/> или Pt=PK(t) (1.1)
Где Рt — мощность дозы в рассматриваемыймомент времени t (времяотсчитывается с момента взрыва);
Р0– мощность дозы в момент времени t0после взрыва;
К( t ) – коэффициент, характеризующийстепень изменений мощности дозы с течением времени: К( t )=/>.
Тогда дозаизлучения за время от t1 до t2 составит:
/>. (1.2)
Послеинтегрирования получим:
/>.
Подставивзначения:
/>,
Найдем
/>. (1.3)
Для ядерноговзрыва при п=1,2 формула 1.3 приобретает вид
/> или/>.
Для расчетадозы радиации по данной формуле необходимо измеренный уровень радиации привестис помощью коэффициентов перерасчета (характеризующих степень изменения мощностидозы с течением времени) уровней радиации (см. таблицы методики прилож.1) навремя начала и окончания облучения, т.е. найти Рн и Рк.
Дляпрактических целей можно применять правило приблизительного определения10-кратного снижения уровня радиации при 7-кратном увеличении времени. Так,если уровень радиации через 1 час после взрыва принять за 100%, то через 7часовон составит примерно 10%, а через 72ч (49ч.), или около двух суток –1%, а через 73ч(343ч), или около двух недель, -0,1%.
Прогнозированиеи оценка обстановки при радиационных авариях, осуществляется с использованиемметодических рекомендаций данного пособия, а при оценке радиационнойобстановки при ядерном взрыве «Методикой оценки радиационной обстановки приядерных взрывах» (Приложение 1).
Прогнозирование и оценка обстановки при химических авариях
Развитиехимической промышленности обусловило возрастание техногенных опасностей,приводящих к крупным химическим авариям, сопровождаемых значительнымиматериальными ущербами и большими человеческими жертвами.
Под химическиопасным (ХОО) объектом понимается объект, на котором хранят, перерабатывают,используют или транспортируют опасные химические вещества (ОХВ), при аварии накотором или при разрушении которого может произойти гибель или химическоезаражение людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также химическоезаражение окружающей природной среды.
Все этиобъекты классифицируются по степени химической опасности. В основу этойклассификации положена степень опасности объекта для населения и территорий.
Таблица 11
Степень химической опасности
объекта
Количество человек, попадающих в зону
химического заражения при аварии,
тыс.человек I Более75 II От 40 до 75 III Менее 40
IV* Оценке не подлежит
Примечание* — зона возможного заражения АХОВ
Опасность заражения АХОВ приземного слоя атмосферы, зданий исооружений, местности, открытых водоисточников, а в отдельных случаях игрунтовых вод при химических авариях определяется физико-химическими свойствамиАХОВ их способностью переходить из жидкого состояния в парообразное.
В результате возникновения аварий на различныхпроизводственных объектах с жидкими (газообразными) АХОВ или пожаров с твердымихимическими веществами с образованием аэрозолей АХОВ в районах прилегающих кочагу поражения, может создастся сложная химическая обстановка на значительныхплощадях с образованием обширных зон химического заражения.
Под зоной химического заражения понимается территория илиакватория, в пределах которой распространены или куда привнесены опасныехимические вещества в концентрациях или количествах, создающих опасность дляжизни и здоровья людей, сельскохозяйственных животных и растений в теченииопределенного времени. Она включает территорию непосредственного разлива АХОВ(горения веществ, образующих АХОВ) и территорию, над которой распространилосьоблако зараженного воздуха с поражающими концентрациями.
Величина зоны химического заражения зависит отфизико-химических свойств, токсичности, количества разлившегося (выброшенного ватмосферу) АХОВ, метеорологических условий и характера местности. Размеры зонхарактеризуются глубиной и шириной распространения облака зараженного воздуха споражающими концентрациями и площадь разлива (горения) АХОВ. Внутри зоны могутбыть районы со смертельными концентрациями.
Глубина зоны химического заражения для АХОВ определяетсяглубиной распространения первичного и вторичного облака и в значительнойстепени зависит от метеорологических условий, рельефа местности и плотностизастройки объектов.
Существенное влияние на глубину зоны химического зараженияоказывает степень вертикальной устойчивости приземного слоя воздуха.
Для задач прогнозирования рассматривают три основных типаустойчивости атмосферы:
— неустойчивая (конвекция), когда нижний слой воздуха нагретсильнее верхнего. Характерна для солнечной летней погоды.
 – безразличная (изотермия), когда температура воздуха навысотах до 30м от поверхности земли почти одинакова. Характерна для переменнойоблачности в течении дня, облачного дня и облачной ночи, а также дождливойпогоды;
— устойчивая (инверсия), когда нижние слои воздуха холоднееверхних. Характерна для ясной ночи, морозного зимнего дня, а также для утреннихи вечерних часов.
В зависимости от глубины распространения облака АХОВ в зонезаражения может быть один или несколько очагов химического поражения.
Очагом химического поражения принято называть территорию снаходящимися на ней объектами, в пределах которой в результате воздействия АХОВпроизошли массовые поражения людей. Сельскохозяйственных животных и растений.
Потери рабочих, служащих и населения в очагах химическогопоражения зависят от токсичности, величины концентрации АХОВ и времени пребываниялюдей в очаге поражения, степени их защищенности и своевременностииспользования индивидуальных средств защиты.
Характер поражения людей, находящихся в зоне химическогопоражения определяется главным образом токсичностью АХОВ и полученнойтоксодозой.
Токсичность АХОВ ( от греч.- яд) – ядовитость, свойствонекоторых химических соединений и веществ биологической природы при попадании вопределенных количествах в живой организм (человека, животного и растения)вызывать нарушения его физиологических функций, в результате чего возникаютсимптомы отравления (интоксикации, заболевания), а при тяжелых – гибель.
Токсичность характеризуется количеством вещества, вызывающимпоражающий эффект, и характером токсического действия на организм.
В целях количественной оценки токсичности АХОВ и токсиновиспользуются определенные категории токсических доз при различных путяхпроникновения в организм: ингаляционном, кожно-резорбтивном и через раневыеповерхности. Показателем токсичности вещества является доза. Доза вещества,вызывающая определенный токсический эффект, называется токсической дозой(токсодозой). Для человека и животных она определяется количеством вещества,вызывающим определенный токсический эффект. чем меньше токсодоза, тем вышетоксичность.
При ингаляционных поражениях, если человек массой G (кг) вдыхает воздух с концентрациейС (мг/л) в нем АХОВ в течении />(мин) при интенсивности дыхания V(л/мин), то удельная поглощенная дозаАХОВ (количество АХОВ, попавшего в организм) D (мг/кг) будет равна
Dуд. =C/>V/G
Для людей или конкретного вида животных, находящихся водинаковых условиях, отношение V/G постоянно, и его исключают прихарактеристики ингаляционной токсичности вещества, а выражение C/>(мг.*мин/л) принимают за коэффициент токсичностиимеющий постоянную величину.
Для количественной оценки токсичности приняты следующиепараметры:
— концентрация ОХВ в среде (мг/кг; мг/м3);
— токсодоза (мг*мин/л; г *мин/л).
Токсическая доза, вызывающая равные по тяжести поражения,зависит от свойства вещества, путей его проникновения в организм и условийприменения вещества.
 Основными показателями токсичности АХОВ при воздействии начеловека в чрезвычайных ситуациях являются:
Limir — пороговая концентрация, порог раздражающего действия наслизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз. Выражается количествомвещества, которое содержится в одном объеме воздуха (мг/м3) и пороговаятоксодоза – количество вещества, вызывающее начальные признаки пораженияорганизма с определенной вероятностью. Пороговые токсодозы обозначают PD100 или PD50.
КВИО – коэффициент возможности ингаляционного отравления,представляющий собой отношение максимально достижимой концентрации токсичноговещества (Сmax, мг/м3)в воздухе при 200С к средней смертельной концентрации вещества длямышей.
КВИО=/>
Где – /> — летучесть вещества мг/м3;/>-среднесмертельнаяконцентрация яда при 120мин. Величина безразмерная.
ПДК – предельно допустимая концентрация вещества –максимальное количества вещества в единице объема воздуха, воды и др., котороепри ежедневном воздействии на организм в течении длительного времени невызывает в нем патологических изменений (отклонения в состоянии здоровья,заболевания), обнаруживаемых современными методами исследования в процессежизни или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. РазличаютПДК рабочей зоны (мг/м3), пдк среднесуточная в атмосферном воздухенаселенных мест, ПДК в воде водоемов различного водопользования (мг/л), ПДК(или допустимое остаточное количество) в продуктах питания (мг/кг) и др.
Смертельная, или летальная, доза – это количество вещества,вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определеннойвероятностью.
LC50 ( LC100) – Среднесмертельная (смертельная)концентрация в воздухе, вызывающая гибель 50% (100%) при ингаляционномвоздействии вещества при определенной экспозиции (стандартная 2-4часа) иопределенном сроке последующего наблюдения.(г*мин/м3; мг*мин/л)
LD50 ( LD100) – Среднесмертельная ( смертельная)доза, вызывающая гибель 50% (100%) приведении в желудок, в брюшную полость, накожу при определенных условиях введения и конкретном сроке последующегонаблюдения ( обычно 2 недели). Выражается количеством вещества, отнесенным кединице массы тела (мг/кг).
Выводящая из строя ( ID – доза, IC-концентрация) это количество вещества, вызывающее при попадание в организмвыход из строя определенного процента пораженных как временно, так и сосмертельным исходом
 В военной токсикометрии и в гражданской обороне, наиболееупотребительны показатели относительных медианных значений:
А) при воздействии на человека через органы дыхания(ингаляции);
— среднесмертельной LC/>50 ;
— средневыводящей IC />50 ;
— средней эффективно действующей EC/>50 ;
— средней пороговой PC/>;
Выражающихся в мг*мин/л.
Б) при кожно-резорбтивном воздействии LD50, ID50, ED50, PD50. (мг/кг).
Таблица12
Параметры токсичности некоторых синтетических веществ.АХОВ
LC50 (мг/м3)
биообъект, экспозиция
LC/>50
мг*мин/л
PC/>50
мг*мин/л
ПДК
мг/м3
ПДК в
Воде,
мг/м3 АХОВ ингаляционного действия Аммиак
7600, крыса 2ч.
3800, мышь 150 5 0,04 2 Метил бромистый
1540, мышь,
2250, крыса 2ч. 90 2 0,2 – Метил хлористый
5300, крыса
4ч 100 10 0,06 – Метилмеркаптан
1700, мышь,
1200, крыса 2ч. 1700 1,7
9 *10-5
2*10-4 Оксид этилена
1500, мышь,
2630, крыса 4ч. 100 41 0,03 – Сероводород 1200, мышь,2ч 16 5 0,008 – Сероуглерод
10000, мышь
25000, крыса,2ч 900 1,5 0,005 1 Синильная кислота
400-700(LC100),
Чел.,2-3мин. 2 0,015 0,01 0,1 Фосген
360(LC100), чел.,
30мин 3,2 0,03 0,003 – Хлор
1900(LC100),
Собака, 30мин 6 0,3 0,03 Отсутствие в воде Боевые отравляющие вещества Ви-газы
3,5*10-2
1*10-4
5*10-8
2*10-6 Зоман
5*10-2
2*10-4
1*10-7
5*10-6 Зарин 0,1
2,5*10-3
2*10-7
5*10-5 Иприт 1.3
2,5*10-2
2*10-6
1*10-4 Люизит 0,5
6*10-4
4*10-6
2*10-4
Поражение через кожу LD50 г/чел. Ви-газы 0,007 Зоман 0,1 Зарин 1,48 Иприт 5 Азотистый иприт 1
Расчеты параметров зон заражения при химических авариях осуществляетсяс помощью «Методики прогнозирования последствий аварий на ХОО с выбросом ватмосферу АХОВ», (приложение 2).

Дополнительная информация
 
Оценка вредных веществ
Способность химических веществ вызывать нарушениежизнедеятельности организма (отравление) – называется токсичностью. Токсичность(вредность, ядовитость) характеризуется как мера несовместимости вещества сжизнью и здоровьем, а опасность – как вероятность отравления этим веществом вреальных условиях его применения или присутствия.
Оценка токсичности имеет четкую количественную интерпретацию(т.е. основанную на измерениях- предмет токсикометрии).
В основу токсикометрических исследований положено изучениезависимости между количеством ядовитого вещества, содержащимся в конкретнойсреде (субстрате) или поступившим в организм, и реакцией последнего в видеострого, подострого, хронического или смертельного отравления, а также в форметого или иного отдаленного эффекта.
При этом имеют значения не только собственно дозы, но и путипоступления вещества в организм, продолжительность его воздействия, состояниесамого организма, условия окружающей среды. Количество яда оценивается вединицах его массы, отнесенных к единицы массы или объема субстрата (мг/м3воздуха, мг/л воды, или г/кг воздушно-сухой почвы).эти характеристик называютсяконцентрациями и обозначаются либо латинской буквой С, либо русской К.
Количество яда, поступившего в организм, соотносится с массойего тела (мг/кг) и называется дозой вещества ( D или Д ). Кроме того, концентрации вредных веществ могутвыражаться в процентах или частях на миллион (ppm).
Устанавливаются три количественных характеристики вещества:
1) пороговая доза (или концентрация), иначе называемаяпорогом однократного воздействия; это наименьшее количество вещества,вызывающее при однократном воздействии такие изменения в организме, которыеобнаруживаются при помощи специальных биохимических или физиологических тестовпри отсутствии внешних признаков отравления; обозначаются символами Кмин(Смин ) или Дмин. (Dмин ) (минимальная концентрация или доза).
2) токсическая несмертельная доза (концентрация), котораявызывает видимые проявления отравления без смертельного исхода и обозначаетсясимволами ЕД или ЕК;
3) токсическая смертельная доза (концентрация), котораявызывает отравление, заканчивающееся смертью подопытного животного; обозначаетсясимволами ЛК и ЛД, где Л – первая буква латинского слова леталис, что означаетсмертельный.
Наиболее объективную оценку токсичности исследуемого вещества,,приемлемую для сравнения различных ядов дает та доза (концентрация), котораявызывает гибель половины (50%) всех подопытных организмов, т.е.ЛК50или ЛД50. Обратные им величины ЛК50-1и ЛД50-1рассматриваются в качестве степени токсичности вещества.
Чем выше степень токсичности того или иного вещества, темболее жесткие требования при работе с ним или его присутствию в окружающейсреде. Поэтому все токсичные вещества делят на группы токсичности (классытоксичности) (см. табл.). чем меньше значения устанавливаемых в экспериментетоксических доз (концентраций вещества), тем более ядовитым, т.е. токсичным илиопасным, оно является.
Показатели * Классы токсичности (опасности)
I
Чрезвычайно токсичные
II
высокотоксичные
III
Умеренно
токсичные
IV
малотоксичные
ЛД50, мг/кг,
при введении внутрь
/>/>15 15-150 150-1500
/> 1500
ЛД50, мг/кг,
Накожно
/>/>100 100-500 501-2500
/> 2500
ЛК50, мг/л
/>/>0,5 0,5-5,0 5,1-50
/> 50
ЛКмин., мг/л
/>/>0,01 0,01-0,1 0,11-1
/> 0,1
Zостр.
/>/>6 6-18 18.1-54
/> 54
Zхрон.
/>10 10-5 4,9-2,5
/>/>2,5 КВИО
/> 300 300-30 30-3
/>/>3
* первые четыре показателя характеризуют степень токсичности, а три последние – степень опасности вещества.
Воздействие вредных веществ на организм можнт вызвать двавида отравлений: острое и хроническое.
Острые отравления (резкое скачкообразное возрастаниесодержание вредных веществ) возникает после аварий. В результате однократноговоздействия наступают острые отравления приводящие к смертельному исходунемедленно, либо через определенный промежуток времени ( дни, недели).
Хроническое отравление – это заболевание, развивающееся врезультате систематического воздействия таких доз вредного вещества, которыепри однократном поступлении в организм не вызывают отравлений.