автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Исследование вторичной радиационной опасности при пожарах объектов с повышенным загрязнением радионуклидами

и-1 сг>

а?

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

о ^

- ГЧ. ВЫСШАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ПОЯАРНО- ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА МВД РФ

на правах рукописи

ОДНОЛЬКО АНДРЕЯ АНДРЕЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВТОРИЧНОЙ РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ПОЖАРАХ ОБЪЕКТОВ С ПОВЫВЕННЬМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ РАДИОНУКЛИДАМИ

Специальность 06.23.01. Охрана труда и пожарная

безопасность

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-19Эб г.

Работа выполнена в Выспей инженерной попарно-технической школе МВД РФ.

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Абдурагимов Иосиф Микаэлевич; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Аваров Сергей Иванович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Беабородько Михаил Дмитриевич;

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Степаненко Валерий Федорович

Ведущая организация: Главное управление государственной противопожарной службы №Д РФ

Защита состоится 27 апреля 1995г. в 1б30 часов на васедании диссертационного совета Д 052.03.01 в Высшей инженерной пожарно-технической шкоде КОД РФ по адресу: 129366, Москва, ул. Б. Галушкина, д.4, в вале Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИПТШ МВД РФ.

Автореферат рааослан 27 марта 1995г., исх N0 8/12.

Отвыв на реферат с ваверенной подписью и печатью просим направить по указанному адресу.

Телефон для справок : 283-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 052.03.01

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Т.Г. Меркушкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы С развитием индустриального общества возрастает частота и тяжесть промышленных аварий. Эта закономерность распространяется и на объекты ядерной промышленности и энергетики.

Наиболее значительной аварией на объектах ядерного комплекса считается катастрофа на Чернобыльской АЭС 1986г. При ликвидации аварии погибло более 30 человек, причем 28 стали жертвами радиационного облучения, большое количество людей получило ранения, было вынуждено покинуть места постоянного обитания, обществу нанесен огромный материальный ущерб.

Но не эти последствия выдвинули катастрофу на Чернобыльской АЭС в ряд наиболее значительных экологических бедствий. Считается, что в числе многих последствий наиболее опасным является выброс в окружающую среду огромного количества радиоактивных материалов (более 50 млн. Ки), загрязнение ими больших территорий и связанные о этим радиоэкологические проблемы для жителей.

По современным данным, только на европейской части стран СНГ насчитывается более 140 ООО км2 территорий о повышенным загрязнением радионуклидами (ТГОР) вследствие многочисленных ядерных инцидентов. На этих территориях проливают многие миллионы людей, расположены тысячи населенных пунктов, предприятии и хозяйств. Все строения, лесные массивы, торфянники и т.д., расположенные на ТПЗР, в той или иной мере подвержены радиационному загрязнению, и т.о. являются объектами о повышенный загрязнением радионуклидами (ОПЗР). Ежедневно сотни раз подразделения противопожарной службы (ППС) производят боевые выезды для тушения пожаров на таких объектах. В отличие от опасности, возникающей при авариях на ядерных объектах, радиационную опасность, возникающую при пожарах на ОПЗР, будем называть вторичной.

Участие в ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС в 1986г. показало, что недостатки в организации противорадиационной защиты личного состава приводят к значительным, часто неоправданным потерям. В настоящее время противорадиационная защита личного состава при тушении пожаров на ОПЗР практически не организована. Проблема вторичной радиационной опасности при пожарах на ОПЗР исследована совершенно недостаточно.

В связи с этки возникают актуальные для практики вопросы: насколько радиационно безопасной для личного состава противопожарных подразделений является боевая работа по ликвидации по;каров на ОПЗР; существуют ли особенности радиационной опасности в условиях боевой работы по тушению пожаров и как правильно организовать противорадиационную защиту личного состава в этих условиях.

Настоящая работа посвящена исследованию вторичной радиационной опасности, возникающей при пожарах на ОПЗР .и поиску путей совершенствования радиационной защиты личного состава ППС. Полученные данные, очевидно, будут полезными и при организации противорадиационной защиты в случае аварий на разного рода объектах с наличием радиоактивных веществ.

Цель исследования - оценка вторичной радиационной опасности для участников ликвидации пожаров на ОПЗР, изучение параметров такой опасности, а также разработка рекомендаций по организации радиационной защиты личного состава ППС при тушении пожаров на ОПЗР.

Объект исследования ОПЗР: лесные массивы, торфянни-ки, постройки и другие объекты возможных пожаров. Исследования проводились на ОПЗР, образовавшихся вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС: в Брянской области (Но-воэыбков), 30-км зоне отчуждения Чернобыльской АЭС.

Предмет исследования:

- материалы по проблеме радиационного загрязнения территорий вследствие ядерных аварий, последствиям ядер-

ных аварий, их долговременности;

- материалы по проблеме воздействия радиационного облучения на организм человека, особенностям радиационной опасности в условиях боевой работы по ликвидации пожаров на 0ГОР;

- пожарная и радиоэкологическая обстановка на ТПЗР, в том числе в 30-км зоне отчуждения Чернобыльской АЭС;

- распределение радионуклидов в объектах возможных пожаров;

- радиационная обстановка на месте пожара на ОПЗР;

- эффективность защиты некоторых видов СИЗОД;

- математические модели, описывающие перенос загрязнителей в атмосфере.

В результате исследования собран фактический материал, характеризующий радиационную опасность, возникающую при тушении пожаров на ОПЗР, разработаны рекомендации по радиационной защите личного состава при проведении боевых действий по ликвидации пожаров на ОПЗР, адаптирована к условиям рассматриваемых пожаров и реализована на персональной ЭВМ математическая модель прогнозирования радиационной обстановки при пожаре на ОПЗР.

Методы исследова)шя. В качестве основных методов исследования применялись аналитические, экспериментальные, расчетно-теоретические, а также натурный эксперимент, что отвечает природе и характеру решаемых задач.

Научная новизна работы. Состоит в анализе радиационной и пожарной обстановки на ОПЗР; в результатах экспериментальных и теоретических исследований вторичной радиационной опасности при пожарах на ОПЗР; в адаптации Гауссовой модели переноса загрязнителей для целей моделирования радиационной обстановки в условиях пожара на ОПЗР; в разработке на основе полученных данных рекомендаций по радиационной защите личного состава при проведении боевых действий по ликвидации пожаров на ОПЗР.

Практическая значимость работы. Результаты работы

позволили разработать и применить в практической деятельности комплекс мероприятий по совершенствованию радиационной защиты личного состава пожзрной охраны при тушении пожаров на ОПЗР, что снижает риск наступления негативных последствий для здоровья и жизни пожарных.

Полученные в результате экспериментально-теоретических исследований наработки могут быть использованы для дальнейшего совершенствования противорадиационной защиты пожарных при тушении пожаров на многих видах объектов с наличием радиоактивных веществ.

Адаптированная к условиям пожара на ОПЗР модель переноса радиоактивных веществ позволяет прогнозировать радиационную обстановку на потенциально возможных пожарах на ОПЗР и других объектах с наличием радиоактивных веществ; на основе этого, на качественно новом уровне, заранее планировать мероприятия по радиационной защите личного состава, осуществлять и корректировать их в процессе боевой работы.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационного исследования использовались при разработке ряда нормативных и технических документов : Боевого Уотава пожарной охраны в разделе "Боевые действия на объектах о наличием радиоактивных веществ"; "Экспертной системы поддержки принятия решений при тушении пожаров на территориях с повышенным загрязнением радионуклидами" (ИБРАЭ РАН), "Рекомендаций по выбору СИЗОД для лиц, занятых при тушении пожаров в 30-км зоне отчуждения Чернобыльской АЭС"(НПО"Припять"); "Рекомендаций по радиационной защите личного состава противопожарной службы при проведении боевых действий по ликвидации пожаров на ОПЗР" для УПО УВД Черниговской области, а также при выполнении НИР "Оценка выноса радионуклидов при пожарах лесов и торфяников в ЭО-км зоне Чернобыльской АЭС (ИЯИ Национальной АН Украины) .

Материалы работы использовались при проведении дип-

ломных работ при подготовке инженерно-технических кадров О ВИПТШ МВД РФ.

Апробздия работм Основные положения ¡1 результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме "Предупреждение риска - Науч-ко-техническая эволюция" (Москва, ВАСОТ, 21-25 сентября 1992г.); конгрессе международного форума информатизации "Информатизационные коммуникации, сети, системы и технологии" (Москва, Академия МВД РФ, 24-28 ноября 1992г.); .научно-технической конференции "Совершенствование средств И способов ликвидации пожаров, аварий и-катастроф" (Москва, ВИПТШ. МВД РФ ,1993г.).; Всеукраинской научно-технической конференции: Попарная безопасность ( Харьков, Министерство образования Украины и министерство внутренних дел Украины, 19-20 мая 1993г.); 12-й Всероссийской научно-практической конференции "Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ (ВНИИ-ПО, Москва, ноябрь 1993г.), международном семинаре "Опыт работы по реабилитации территорий, пострадавших от Черно--быльской катастрофы", проводимом Госкомчернобылем России (1993г., Новозыбков), научно-практической конференции "Чернобыльская авария, ее последствия и проблемы их преодоления "(Киев, ИЯИ Национальной АН Украины, апрель 1994).

ЦуДлщацкц По результатам •выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, 4 находится в печати,

На начальной стадии исследования, при определении актуальности, формировании гипотез и-задач исследования, с целью более оперативного получения откликов, определения круга исследователей, занимающегося пограничными с нашим вопросами, поиска возможных источников финансирования и т.д., были подготовлены к печати и опубликованы ряд проблемных статей по тематике диссертационного исследования в таких средствах. ■ массовой- информации, как газеты "Труд", "Лесная газета", "чрезвычайное происшествие", .. "Голос Украины".

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 175 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 42 таблиц, список использованной литературы из 153 наименований и 10 приложений.

lia аащнту выносятся слэдукщиэ результаты и разработки:

- результаты анализов: масштабов последствий ядерных аварий в СНГ, ОГОР по степени радиационной опасности при пожаре, статистики пожаров на ОПЗР, особенностей боевой работы по тушению пожаров на ОБЗР, способствующих усилению воздействия облучения;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований по определению параметров радиационной опасности поларов на ОПЗР;

- рекомендации по радиационной защите личного состава противопожарной службы при проведении боевых действий по ликвидации пожаров на ОПЗР;

- результаты расчетов, выполненных с помощью реализованной на ПЭВМ IEM PC AT математической модели, описы-в^сщей перенос радионуклидов при пожарах на ОПЗР.

Основной объем работ выполнен в инициативном' порядке, отдельные вопросы разрабатывались по договорам о научно-техническом сотрудничестве с ПАСС администрации Брянской области и УПО УВД Черниговской области, а также по хоздоговорной тематике КИЯИ Академии наук Украины, ИБ-РАЭ РАН при участии автора в качестве ответственного исполнителя и соисполнителя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖА)DIE РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу и изучению современных проблем пожарной охраны, связанных с авариями на объектах с наличием радиоактивных веществ. На основании аналитического обзора отечественных и зарубежных литератур-

ных источников показано, что пожарным подразделениям при проведешш боевой работы на объектах о наличием радиоактивных веществ достаточно часто приходится действовать в условиях радиационной опасности. Так, за последние 40 лет в мировой практике произошло более 100 серьезных ядерных гащиндентов. Частота пожаров на АЭС равна одному пожару на 10 реакторо-лет. Исследователи предсказывают увеличение количества пожаров на АЭС до 50 в год. Примерно 257. пожаров на АХ создавали возможность возникновения последствий, связанных о ядер'ной опасностью. Последствия ядерных аварий часто носят катастрофический характер, как для участников ликвидации, так и для широких слоев населения и нередко имеют глобальные масштабы.

Показано, что наиболее значительное и масштабное участие противопожарная служба принимала в ликвидации катастрофы и её последствий на Чернобыльской АЭС. Так, уже 26.04.86г. В' г.Припяти, где расположена Чернобыльская АЭС, было сосредоточено 240 человек личного состава ППС и 81 единица пожарной техники. Впоследствии служба была организована таким образом, что в 30-км зоне отчуждения Чернобыльской АЭС отработало "вахтовым" методом большинство личного состава всех пожарных гарнизонов, в частности, Украины.

Недостатки в организации противорадиационной защиты личного состава* рекомендаций по ед организации при пожарах на различных объектах с наличием радиационных веществ, отсутствие надежных средств защиты приводят к неоправданным потерям личного состава. Так, из 65 пожарных, участвовавших первоначально в боевых действиях по ликвидации пожара на Чернобыльской АЭС, 64 были сраау же госпитализированы из-эа значительного радиационного облучения.

В 1989г. сообщалось о 31 погибшем в результате • катастрофы (из них 28 человек стали жертвами радиационного I облучения, из оставшихся в живых первых участников ликви-

дации катастрофы 16 полностью и 59 частично потеряли трудоспособность). К 1992г. скончалось от последствий радиационного облучения только сотрудников органов внутренних дел 67 человек:

В настоящее время иа официальных источников известно о 8 тысячах человек, умерших от последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, по данным общественных организаций -13 тысяч. Ухудшение своего здоровья отмечают 74,IX участников ликвидации, 48,2% из них оценивают свое здоровье как плохое. Отмечается ежегодный рост заболеваемости участников ликвидации, показатель заболеваемости по всем классам болезней превышает 71000 на 100 ООО обследованных (рис. 1). По России смертность ликвидаторов увеличилась с 460,9 на 100 ООО человек в 1990г. до 605,4 - в 1991г.

юоооо

lOOOOt

-в-

'00° 1-———

100

Все классы заболеваний Психические расстройства Бол-ни органов .■ пищеварения

Бол-ни зндок-t_^

^ ринной сис-мы Бол-ни крови и кроветв. сио-мы Злокачественные "новообраз ованиа

19S7

19В8.

1989

1990

1991

Рис.1 Показатели заболеваемости участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС на 100 ООО обследованных

Растет число участников лшсвидацки последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, обратившихся для получения инвалидности. В то же время считается, что пик проявления неблагоприятных для здоровья людей последствий наступит только через 10-15 лет после апар:т.

Помимо участия в ликвидации ядерных аварий и их последствий, подразделениям противопожарной службы сейчао свою деятельность приходится осуществлять на такой разновидности объектов с наличием радиоактивных веществ, как ОПЗР, образовавшихся на загрязненных вследствие многочисленных ядерных аварий и инциндентов территориях.

Анализ литературных источников показывает, что пребывание на ТПЗР, в целом, негативно сказывается на здоровье людей. Свои особенности в этом плане, естественно, накладывают и условия проведения боевой работы по ликвидации пожаров на ОПЗР.

ТПЗР в странах СНГ охватывают значительные площади. Чернобыльская катастрофа (рис.2) была в нашей истории далеко не единственной. В результате, например, серии ядер-' ных аварий на Южном Урале 1949-1960 гг. была загрязнена территория площадью более 15000га2. Иэвеогно о значительном радиационном загрязнении территории Якутии (долина реки Вилюй), Дальнего Востока, Кольского полуострова, Алтайского края, Семипалатинска, Кузбасса и даже отдельных участков территории Москвы.

Существующие ТПЗР, а вместе о ниш и порождаемые тли проблемы сохранятся досточно долго, т.к. периоды полурас- ' пада основных довообразующих радионуклидов составляют -многие десятилетия (табл.1).

Кроме этого, существует потенциальная опасность новых инциндентов на ядерных объектах о выбросом в окружающую среду радионуклидов и загрязнения новых территорий вследствие аварий, пожаров, терактов, ооевых действий, неконтролируемого применения источников ионизирующего иэт лучения и т.д. Примером тому отаяи аварии о выброоом ра- •

Площадь загрязнения в тыс.кв.км.

100000 g;

э:

EZH 1-5 Ки/».Л|. ШЗ 5-15 Ки/кя.км.

ЩА 15—40 Ки/ко.км. ЕыЗ >-40 Ku/raij<u.

Рис. 2 Территории европейской части СНГ, подверженные загрязнению 137Сз по состоянию на 1993г. По Роо-сии дополнено данными о Кыштымской аварии 1957г.

диоактиЕНЫх веществ в Томске-7 (6.04.93г), на Белоярской А§С (7.10.93г.).

На основании изложенного делается вывод, что в связи с необходимостью обеспечения безопасности личного состава ППС, масштабностью, актуальностью и долговременностыо проблем, значительный теоретический и практический интерес представляет исследование особенностей радиационной опасности, связанных с происходящими на объектах о повышенным загрязнением радионуклидами (ОГОР) пожарами.

Вторая глава посвящена анализу/материалов по проблеме вторичной радиационной опасности/при пожарах на ОПЗР.

Рассмотрены воздействие ионизирующего облучения (ИИ) на организм, основные пути облучения человека. Наличие повышенных дозовых нагрузок достаточно часто связано с многоплановым негативным воздействием на человека, начи-

Таблица 1

• Периоды полураспада, активность выброса, группа радиационной опасности (ГРО) и допустимая концентрация в атмосферном воздухе (ДКб) некоторых радионуклидов Чернобыльского выброса.

Нуклид 134Сз 137СЗ 903г 239рц гзбРи 241Ат

Т ^г.лет Выброс,МКи ГРО ДКб (Ки/л) 2,1 0,5 В 4,4; 10 13 30,0 1,0 в 4,9;-ДО 13 29,1 0,22 Б 4,010 14 24065 0,007 А 10 17 87,7 0,008 А 3,3; _ 10 17 433 0,0002 А 10 16

ная от биологического и кончая психическим. При обзоре теорий биологической роли малых доз облучения приведены работы, показывающие возможность увеличения биологической эффективности радиационного облучения небольших интенсив-ностей (в условиях которой чаще всего работают пожарные при ликвидации пожаров на ОПЗР) по сравнению с облучением больших доз. Все современные расчеты риска облучения че-. ловека основываются на радиационно-биологической концепции : любой сколько угодно малой поглощенной дозе соответствует определенный вредный эффект. Делается вывод, что при боевой работе на объектах с наличием радиоактивных веществ задача состоит в организации действий подразделений с тем, чтобы удерживать облучение на минимально возможных уровнях.

В ходе анализа влияния пожаров на создание вторичной радиационной опасности приведена опубликованная в 1990г. гипотеза профессора И.М. Абдурагимова о возможности миграции радионуклидов о продуктами сгорания на большие расстояния при пожарах на территориях, загрязненных ради-онуюадами в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС, рассмотрение аспекты возникающей при эт~м радиационной опасности, а также предложенная физическая модель процесса. Соботвенно, зта публикация, а также неоднократно выс-

называвшиеся пожарными при тушении пожаров на ОПЗР жалобы на недомогание и послужило отправным моментом для настоящего исследования.

Обосновано, что при пожарах на анализируемых нами ОПЗР происходит перенос радионуклидов вместе о продуктами сгорания, и в результате перераспределения значимости путей облучения организма усугубляется вторичная радиационная опасность для пожарных и населения. Основные пути облучения человека о учетом вторичной радиационной опасности при пожарах на ОПЗР приведены на рис. 3. Кроме этого, особенности боевой работы по ликвидации пожаров на ОПЗР усугубляют биологическую эффективность облучения.

ПЭР&ОНАЧАЛЬНОе 05ДДК0

¿¿граненного (ЪОЯУХА.

Рис. 3 Основные пути облучения человека с учетом вторичной радиационной опасности при пожарах на ОПЗР

Выполнен анализ потенциальных объектов пожаров по степени возможной вторичной радиационной опасности. По данным литературных источников установлено, что распределение радионуклидов в горючих материалах таково, что они будут вовлекаться в перекос и, следовательно, создавать вторичную радиационную опасность, начиная уже с ранней стадии пожара. Так, распределение радиоактивных элементов, например, в лесных горючих материалах показывает, что основная их масса сосредоточена в тех их видах, которые сх-о-рают в первую очередь при большинстве видов лесных пожаров: в лесной подстилке, хвое, коре комлей деревьев. Поэтому наиболее радиационно опасными среди пожаров, в частности, загрязненных лесных массивов, будут являться устойчивые низовые подстилочно-гумусовые и устойчивые верховые повёльные пожары на ТПЗР, приводящие к сгоранию крон деревьев, подроста", подлеска, напочвенного покрова и гумусового слоя до минерального слоя включительно.

Проанализированы статистические данные о пожарной обстановке на ОПЗР, в т.ч. и собранные во время командировок в 30-км гону Чернобыльской АЭС данные о массовых пожарах 1992г. Приводятся данные о влиянии пожаров в ЗО-км зоне Чернобыльской АЭС на радиоэкологическую обстановку в окружающих районах. Делается вывод, что на ОПЗР, в частности, в лесных массивах, с момента их образования, складывается напряженная обстановка с пожарами (табл. 2). Особенно сложным в этом плане стал 1992г., когда массовыми помарали'были охвачена значительная часть территорий,загрязненных вследствие Чернобыльской катастрофы. Например, на белорусских загрязненнь^ радионуклидами территориях такой масштаб пожаров не регистрировался порядка 30 лет.

В работе делается вывод о том, что, в связи о имеющимися данными об обострении радиоэкологической обстановки в районах массовых пожаров на ОПЗР, жалобами на недомогание жителей,' при тушении пожаров на ОПЗР противопожарная служба выполняет еще одну, кроме тушения пожаров, полезную

,„ Таблица 2

Количество пожаров (М пож) в лесах систем Гослес-фонда и пройденные юли площади (Б пож, га) в некоторых загрязненных радионуклидами территориях

Территории и области 1991г. 1992г.

N пож

Б пож N пож Б пож

РОССИЯ

Алтай 424 азз 476 126

Брянская 148 60 570 533

Кемеровская 105 695 26 160

Курганская Э385 1327 116 488

Мордовия 48 90 62 66

Свердловская 994 18133 437 3179

Тамбовская 108 25 160 149

Челябинская 1137 2055 368 390

УКРАИНА

Киевская 189 93,75 551 284,1 1230

30км зона ЧАЭС * Ус 7

БЕЛАРУСЬ

Гомельская * * 720 7500

Могилевская * * 403 4232

функцию - защиту населения от радиоэкологической опасности,

На основании приведенных выше анализов были определены следующие задачи:

- в ходе экспериментальных исследований уточнить распределение радионуклидов в природных ценозах, других объектах потенциальных пожаров,"их радионуклидный состав;

- оценить радиационную опасность пожаров на ОПЭР, для чего исследовать, в частности, концентрации и характерные размеры радиоактивных аэрозолей, генерируемых при пожаре, оценить дозы внешнего и внутреннего облучения, которые могут получить участники ликвидации пожаров;

оценить вторичное радиоактивное загрязнение местности в результате лесного пожара;

- оценить эффективность действия средств индивидуальной защиты органов дыхания в условиях тушения пожара на ОПЗР;

- определить наличие в воздухе на месте пожара 137Сз в газовой фазе, т.е. происходящую возгонку.

При решении этих задач бьшо бы полезно использовать

методы математического моделирования. Практическая ценность этого состоит, помимо прочего, в том, что на сегодняшний день отсутствует техническая возможность оперативного определения концентрации радиоактивных аэрозолей в воздухе в целях радиационной разведки. Поэтому при успешном решении задачи моделирования радиационной обстановки в зоне рассматриваемых пожаров мы получаем инструментарий для планирования и организации радиационной защиты личного состава ГО1С при тушении пожзров на ОПЗР. Поэтому, к решаемым задачам добавляются следующие:

- выполнить анализ математического аппарата, используемого в практике для моделирования переноса загрязнителей атмосферы;

- адаптировать используемую модель к условиям пожара на ОПЗР с помощью параметров радиационной опасности, полученных во время экспериментальных исследований;

- реализовать математическую модель на ПЭВМ.

Третья глава посвящена описанию экспериментальных

исследований; изложены порядок проведения экспериментов, обработки результатов, приведены результаты исследований и оснозные результаты их обсуждения.

В ходе проводимого натурного огневого эксперимента на ОПЗР (лесной массив близ г. НовозыОкова Брянской,-области, плотность загрязнения по 137Сз порядка 20 Ки/км2) определялись следующие показатели:

- содержание радионуклидов в лесных горючих материалах .и в частицах почвы, могущих при пожарах быть вовлеченными в массоперенос и влиять на радиационную обстановку;

- концентрация радионуклидов в воздухе до и во время проведения натурного огневого эксперимента;

- характерные размеры радиоактивных аэрозолей, продуцируемых во время пожара;

- дозы облучения, формировавшиеся от внешнего источника гамма-излучения (земля, деревья), внутреннего источ-

ника т- и 0-излучения (ингалированные радиоактивные аэрозоли) и внешнего источника 3-излучения (радионуклиды, выпавшие на открытые участки кода). Радионуклиды, находящиеся в воздухе в качестве отдельного источника, не принимались в расчет, т.к. т-компонента учитывалась при фиксации мощности экспозиционной дозы, а в-компонентой посчитали возможным пренебречь ввиду достаточно малой концентрации 137 Сз в воздухе над площадкой;

- плотность радиоактивных выпадений из дымового шлейфа на подстилающую поверхность.

Приведем некоторые основные выводы, сделанные по результатам экспериментальных исследований:

- распределение радиоактивных•элементов в лесных горючих материалах показывает, что основная их масса сосредоточена в тех их видах, которые сгорают в первую очередь при большинстве видов лесных пожаров: в лесной подстилке, хвое, коре комлей деревьев;

- частицы почвы респирабельных размеров, которые при мощных пожарах могут вовлекаться в массоперенос и отягчать радиационную опасность, несут значительную (порядка 8-10%) долю активности, находящейся в подстилающей поверхности;

- наличие в верхних слоях лесной подстилки и лишайниках трансурановых элементов ( 235Ри,239Ри,240Ри) чернобыльского происхождения, обостряет опасность внутреннего и, в частности, ингаляционного облучения;

- максимальные дозы ингаляционного облучения эаре-гестрированы вблизи очага пожара. Нахождение вблизи очага горения дает 6-кратную прибавку к ингалируемой дозе. По мере удаления от очага содержание радионуклидов в воздухе заметно снижается;'

- при пожаре отмечалось превышение на 3 и более порядка фоновых значений концентраций радионуклидов, зарегистрированных за день до проведения эксперимента (табл. 3).

Таблица 3

Концентрация 137Сэ в воздухе при проведении натурного огневого эксперимента

Соковые значения, Бк/м'3 Концентрация 13,Сз, рассчитанная по активности радионуклидов, осенШих^на фильтрах приборов и СйУОД, ЕкАг

СИЗОД Изокинетические пробоотборники аэрозолей Аспираторы

0,0002-0,006 1,4-2,2 0,02-0,034 0,071-0,56

- подтверждено предположение о наличии в атмосфере в зоне пожара на ОПЗР радионуклидов в газовой фазе, что' накладывает особые требования, в частности, при разработке средств СИЗОД;

- распределение дозы внешнего облучения среди участников эксперименЯа показывает ев зависимость от времени нахождения в лесу, где плотность загрязнения вкае, чем в поле, на других открытых участках';

- на месте пожара наблюдается локальное увеличение мощности экспозиционной дозы, что необходимо учитывать при организации боевых действий по тушению пожаров на ОПЗР;

- в результате моделируемого пожара на ОПЗР регистрируется вторичное радиационное загрязнение местности;

- особенности боевой работы на пожаре будут усугублять биологическую эффективность внутреннего облучения при проникновении в организм через повреждения коми (сса-дчны,. порезы, ожоги и т.п., связанное с боевой работой), особенно при учете наличия трансурановых элементов;

- радиационная опасность пожаров на ОПЗР будет усиливаться, в частности, по мере усиления плотности радиоактивного загрязнения ОПЗР; по мере- увеличения количества наиболее биологически эффективных при внутреннем облучении радионуклидов; по мере усиления мощности пожара: при сгорании нижних слоев лесной подстилки, вовлечении в массоперенос частиц почвы при выгорании слоя лесной подс-

тилки, усилении в случае мощного пожара возгонки радионуклидов из почвы, а также при слабой стратификации атмосферы и небольшой скорости ветра;

- опробованные виды СИЗОД не обеспечивают эффективную защиту от ингаляционного облучения пожарных при тушении пожаров на ОПЗР: от 66 до 75% радионуклидов не задерживались фильтрующими элементами.

В четвертой глдве представлен аналитический обзор математических моделей, применяемых для описания переноса вагряэнителей в атмосфере в локальном масштабе, основное внимание уделено наиболее часто применяемым в отечественной практике моделям на основе К-теории и Гауссова распределения. Обоснован выбор модели рассеивания на основе Гауссового распределения, которая приспособлена и использована для решения поставленных задач.

Согласно Гауссовой модели распределения, для непрерывного источника средняя концентрация радионуклидов в рассматриваемой .точке с декартовыми координатами х,у,г, ориентированными так, что ось х совпадает с направлением ветра, определяется по формуле:

г- (¿У2 Сг-И)2

°А(х'У'г)- 2* . ■ м еХР ^ <вХР £~15Г"} +

+ ехр С--] + д1(г)К fR.fp.fy ,

¿0 г

где

г

С (к,у,г) - средняя концентрация радионуклида в А рассматриваемой точка (х,у,г), Ек/м3;

г

Оо - мощность непрерывного выброса в ат-

мосферу радионуклида г, Бк/с;

5У,Ьх - стандартные отклонения распределения примеси в струе в направлении у к г, зависимые от расстояния х до источника, м;

и - скорость ветра,м/с ;

А3(г) - член, учитывающий влияние приподнятой инверсии температуры; И - высота выброса, м;

Гр» Гу " члены, учитывающие обеднение облака за счет радиоактивного распада,сухого осаждения, вымывания осадками.

Используемая модель реализует основные положения нормативно-технического документа МХО-ИАЭ 220.66-84 и предназначена для расчета полей концентраций радинуклидов в атмосфере при пожарах на ОПЗР, а также плотности выпадений радионуклидов на подстилающую поверхность. На рио.4 приведены результаты расчета и измерений концентраций и плотности выпадений 'в условиях натурного огневого эксперимента.

м

+ Измеренные . * Измеренные выпадения концентрации

РиО.4 Результаты расчета и измерения концентраций, а также выпадений при натурном огневом эксперименте

Приведены основы выкладок, с помощь» которых получены входные параметры для расчетов полей концентрации радионуклидов в атмосфере и выпадений 137Сз в ходе натурного огневого эксперимента, а гакке даны результаты расчетов. Приводится блок-схема программы расчета рассеивания радионуклидов при1 пожарах на ОПЗР, описание -программы. Представлены прогнозные схемы загрязнения в случае возникновения лесного пожара с более высокой плотностью загрязнения 137Сз.

Адаптация модели в условиях на-турного огневого эксперимента покаэада удовлетворительное для решаемых задач совпадение измеренных и рассчитанных значений.

На рис.5, в качестве иллюстрации, приведены результаты моделирования возможных -концентраций радионуклидов в условиях пожара на ОПЗР при разных скорости ветра и коэ-фициентах стратификации атмосферы (КСА, по Пасквилу). ,

Активность иезия-137 е воздухе, бк/куб.м

оо 60 40 30 20 ю

о

О 250 500 750 1000 125Й 1500 1760 200 2250 2500

м

-КСА-А, Ув«тра=3 м/с КСА-С, \Лттра=5 м/с — -КСА4), Vветра=5 м/с -КСА-Ф, Уветра=Ю м/с

Рис.Б Результаты моделирования возможных концентраций при пожарах на ОПЗР при разных метеоусловиях

Предлагаемая версия модели может быть использована в качестве инструментария для оперативного прогнозного определения значений радиационной опасности при пожарах на ОПЗР, планирования и организации радиационной защиты личного состава ППС при тушении пожаров на ОПЗР.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ последствий ядерных катастроф показал, что в их результате образуются многочисленные объекты о повышенным загрязнением радионуклидами (ОПЗР). Срок существования таких объектов связан с периодом полураспада радионуклидов и часто составляет многие десятилетия. При пожарах на'оПЗР происходит перераспределение радионуклидов, ч'го приводит к образованию вторичной радиационной опасности, в частности, для пожарных. Защита от такой опасности в настоящее время не организована.

2. Анализы: пожарной обстановки на ОПЗР; распределения ОПЗР по степени радиационой опасности при пожарах; особенностей боевой работы^ усиливающих биологическое воздействие облучения показали актуальность для противопожарной службы проблемы вторичной радиационной опасности, повволили выработать подходы к решению этой проблемы и выбрать соответствующие методы исследования.

3. В результате экспериментально-теоретических исследований показано, что при' пожаре на ОПЗР происходит вторичное загрязнение местности, ухудшается радиационная обстановка: резко возрастают (до 104раз ) концентрации радионуклидов в воздухе по сравнению с фоновыми значениями; локально растет МЭД на месте пожара; увеливается удельная активность арлы (в 2-102 раза) по сравнению о исходными горючими материалами, что приводит к образованию втбричной радиационой опасности при ветровом подъеме. Установлено, что в непосредственной близости от очага по-

жара часть радионуклидов (5-77.) находится в газовой фазе.

Испытания СИЗОД, которые могут применяться для защиты от ингаляционного облучения в условиях лесных, торфя-никовых и т.п. пожарах, показывают га недостаточную эффективность .

4. Совместное влияние указанных факторов, наличие в дымовом аэрозоле, в частности, альфа-излучающих радионуклидов, существование особенностей боевой работы по тушению пожаров, усиливающих биологическое воздействие облучения приводит к увеличению дозовых нагрузок на участников тушения, увеличивает риск наступления негативных для здоровья последствий.

В ряде случаев (высокие предварительные индивидуальные дозы облучения, Еысокая плотность загрязнения ОПЗР, длительные и мощные пожары на ОПЗР, слабая стратификация атмосферы, невысокая скорость ветра, отсутствие защиты и др.) негативное воздействие может переростать в опасное.

Это требует организации радиационой защиты участников тушения пожаров на ОПЗР.

5. Для целей прогнозирования радиационной обстановки применена адаптированная к условиям пожара и реализованная на ПЭВМ математическая модель переноса радионуклидов в атмосфере. Она позволяет рассчитывать распределение концентраций радионуклидов в воздухе и плотности выпадений в зависимости от уровня загрязнения ОПЗР, метеоусловий, а также вида, мощности и площади пожара.

6. На основе проведенных исследований, с учетом принципов НРБ 76/87, других нормативных документов, разработаны и 'Енедрены рекомендации по радиационной защите участников тушения пожаров на ОПЗР.

7. Результаты, исследования могут быть полезными при организации радиационной защиты на многих объектах о наличием радиоактивных веществ.

-и-

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Абдурагимов U.M., однолько A.A. Оценка риска переноса радионуклидов с продуктами горения пожаров на слешах ядерной энергетики, промышленности и в местах с повышенным радиационным загрязнением // Материалы международного симпозиума: "Предупреждение риска - Научно-техническая эволюция" 21-25 сентября 1992г. М.: BACQT,1992.-С.52-54.

2. Абдурагимов И.М., Однолько A.A..Нечаев Д.Ю. Автоматизированные системы в деятельности ПАСС на территориях с повышенным радиационным загрязнением // Информатизация систем безопасности: Материалы секции 3 конгресса " Ин-форматизационные коммуникации, сети, системы и технологии" международного'форума информатизации. 24-28 ноября 1992г.- Москва, 1992.-С.120-121.

3. Однолько A.A. Проблемы радиационной защиты при ликвидации, пожаров на территориях с повышенной загрязненность» радионуклидами // Вэрывопожаробезопасность. -1992г.- N 4 .- С.59-62.

4. Абдурагимов И.М., Однолько A.A. Радиационная опасность при тушении пожаров на загрязненных радионуклидами территориях // Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: Материалы 12 Всероссийской науч.-практ. конф. Секция 2. - М.: ЕНИИПО МВД РФ, 1993.- С.139-140.

5. Абдурагимов И.М. Однолько A.A. К вопросу разработки новых средств защиты личного состава и ликвидации лесных и других пожаров в местах с повышенны)/ радиационным загрязнением как способ уменьшения радиоэкологической опасности этих пожаров// Совершенствование средств и способов ликвидации пожаров, аварий и катастроф: Сб. на-.уч. тр.-м.: БИПТШ МВД РФ, 1993,- С.142-147.

6. Ковальчук В.Ю., Однолько A.A. Проблемы противопожарной безопасности хранения радиоактивных отходов // Со-

вершенствование средств и способов ликвидации пожаров, аварий и катастроф : Сб. науч. тр.- М.: ВИПТШ МВД РФ, 1993,- С. 209-214.

7. Абдурагимов И.М., Однолько A.A. Пожары на радиа-ционно загрязненных территориях // Природа.- 1993.- N1.-С.28-30.

8. Абдурагимов U.M. Однолько A.A. Опасности лесных пожаров // Наука и жизнь.- 1993.- N 2.- С. 42-45.

9. Абдурагимов И.М., Однолько A.A. Лесные пожары и радиация // Лесная промышленность.- 1993.- N2.- С.12-13.

10. Абдурагимов И.М., Однолько A.A. Чернобыль.* Продолжение трагедии ff Пожарное дело/Чрезвычайная ситуация.- 1993.- N4. - С.18-20.

11. Абдурагимов И.М., Однолько A.A. Чернобыльское эхо леоных пожаров // Лесное хозяйство.- 1994г.- N 2.-С. 30-32.

Соискатель -A.A. Однолько