Бережной С.А. , Мартемьянов В.А., Седов Ю.И. и др. Сборник типовых расчетов и заданий по экологии

Подождите немного. Документ загружается.

4. Частоту точек В и С (рис. 9.4) находят как частное от деления соответственно 6000 и 12000 на

толщину стекла h

, мм . L точки В по оси абсцисс равна 35 дБ, а точки С – 29 дБ. Наклон отрезка АВ

равен 5 дБ на октаву, отрезка СД – 8 дБ на октаву.

5. Если ограждение представлено однослойной бетонной конструкцией, то для оценки его

изоляционной способности достаточно графиков рис. 9.1...9.3; для стеклянного ограждения используют

рис. 9.4. При неоднородной ограждающей конструкции, содержащей разные по своим частотным

характеристикам элементы, определяют среднее ослабление воздушного шума этой конструкции R

по

формуле

где S

– площадь отдельного элемента сложного ограждения (глухой стены, окна и др.), м; R

–

звукоизолирующая способность этого элемента в к -ой октавной полосе частот , дБ.

6. Анализ результатов расчета и выбор инженерных решений выполняют в соответствии с указаниями

подразделов 9.3 и 9.4.

9.2. Задание на расчет

Задание № 9.2.1. По исходным данным табл. 9.1 рассчитать звукоизоляцию шума однослойной

бетонной конструкцией площадью S

, толщиной h

и удельной плотностью Р

c окнами из силикатного

стекла толщиной 3 мм (для нечетных вариантов) и 4 мм (для четных вариантов) и площадью S

. Оценить

защиту при воздействии шума интенсивностью в октавных полосах частот L , дБ, проанализировать

результаты расчета и обосновать рекомендаций по защите от шума.

9.3. Методические указания по выполнению задания и анализу результатов расчета

Оценку звукоизоляции шума ограждающей конструкцией применяют при разработке средств защиты

жилых помещений от уличного шума и защиты районов жилой застройки от шума промышленных

предприятий.

При расчетах по рис. 9.1...9.3 студент последовательно определяет L в каждой октаве каждого

компонента ограждения. Затем он по формуле (9.2) рассчитывает среднюю изоляцию шума

конструкцией в целом. Все результаты расчетов студент заносит в табл. 9.2, а также приводит ПДУ

шума для ночных условий (берет из табл. 9.3) и находят требуемое снижение уровня шума.

Помимо табл. 9.2 студент представляет общий график, на котором должны быть показаны спектры: 1)

воздействующего шума, 2) проникающего шума и 3) ПДУ шума для ночи.

9.4. Инженерные решения по результатам расчета

Инженерные решения по защите от шума для данной ситуации в основном обеспечиваются

следующими методами:

I. Повышением изоляции воздушного шума в самом слабом звене ограждающей конструкции – в окнах за

счет применения двойного остекления, звукопоглощающих переплетов и увеличения толщины стекла

(например, 10-миллиметровое стекло в указанных условиях снижает шум в октавной полосе со

среднегеометрической частотой 125 Гц на 36 дБ, 250 Гц на 38 дБ, 500 Гц – 39 дБ, 1000 Гц – 47 дБ, 2000 Гц

– 54 дБ и 4000 Гц – 55 дБ).

2. Использованием ограждений с большей поверхностной плотностью.

3. Экранированием при защите от уличного шума посадками деревьев, посевами трав, нежилыми

зданиями и сооружениями. Звукоизоляция таких решений подробно рассмотрена в разделе 8 настоящего

пособия и разделе 7 СНиП [ 14 ].

В итоговом заключении студент приводит основные результаты расчета звукоизоляции и указывает методы,

которые следует применить в первую очередь по защите от шума.

10. ПРОСТЮЗИРОВАНИЕ ЗОН РАДИОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕНИЯ МЕСТНОСТИ И

ВНУТРЕННЕГО ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ АВАРИЙНОМ ВЫБРОСЕ НА АЭС

10.1. Методика прогнозирования

При аварии на АЭС может произойти выброс: 1) парогазовой фазы или 2) продуктов деления ядерного

горючего. Первый случай возможен при аварии без разрушения активной зоны ядерного реактора с

выбросом радиоактивных изотопов (ксенон, криптон, йод) на высоту 150...200 м в течение 20...30 мин;

второй случай – при аварии с разрушением активной зоны реактора и выбросом продуктов деления на

высоту до 1 км (мгновенно) с последующим истечением струей радиоактивного газа на высоту до 200 м.

При этом большая часть активности выносится из реактора при истечении этого газа до тех пор, пока не

загерметизируют данный реактор. Такие выбросы способствуют радиоактивному заражению (РЗ)

окружающей среды.

При аварии на АЭС с разрушением реактора (наиболее опасный случай) образуются пять зон внешнего

РЗ (обозначаются буквами А

, А, Б, В и Г) и две зоны внутреннего (ингаляционного) поражения

(обозначаются буквами Д

и Д), приведенные на рис. 10.1. Они имеют наименование и обозначение цветом.

Так, зона А

– зона слабого РЗ, красный цвет; А – зона умеренного РЗ, синий цвет; Б – зона сильного РЗ,

зеленый цвет; В – зона опасного РЗ, коричневый цвет; Г – зона чрезвычайно опасного РЗ, черный цвет; Д

–

зона опасного внутреннего поражения (ВП), пунктир коричневого цвета; Д – зона чрезвычайно опасного

ВП, пунктир черного цвета.

Длительность заражения местности зависит от периода полураспада Т

вещества, применяемого в качестве ядерного

горючего. Так, для урана-235 Т

= 700 млн. лет, цезия-137 Т

= 30 лет и стронция-90 Т

= 28,6 года. Характер спада

уровня радиации (мощности дозы), рад/ч, зависит от времени после аварии на АЭС (Т

ав

до и более 3 месяцев) [ 15 ].

В целом закон спада уровня радиации таков: за семикратный промежуток времени уровень радиации уменьшается в

два раза (при ядерном взрыве в десять раз). Это объясняется тем, что из ядерного реактора выбрасываются при

аварии только долгоживущие радионуклиды (уран-235, цезий-137, стронций-90 и т.д.). Короткоживущие

радионуклиды перестали существовать после длительной работы на данном ядерном топливе в реакторе АЭС.

РИС. 10.1. Зоны РЗ и ВП при аварии на АЭС с разрушением реактора (ОЭ – объект экономики)

Как внешнее РЗ, так и ЗП опасны для человека. Наиболее опасным видом облучения является ВП, так

как радионуклиды (радий, стронций и др.) поступают в органы дыхания и кишечно-желудочный тракт, а

затем перераспределяются в критические органы (особенно щитовидную железу) и накапливаются в орга-

низме на длительное время. Поэтому для выявления зон РЗ местности и ВП человека проводят

прогнозирование на случай аварий на АЭС с разрушением реактора и выбросом продуктов деления А

10% при скорости ветра на высоте 10 м V

= 5 м/с. Затем подбирают режим радиационной защиты (РРЗ)

для обслуживающего персонала ОЭ (предприятия, АО и фирмы) и населения города (поселка), попавших в

соответствующую зону РЗ и ВП (например, как на рис. 10.1).

Методика прогнозирования состоит в следующем.

1. Определяют степень вертикальной устойчивости атмосферы (СВУА) по табл. 10.1, руководствуясь V

облачностью и временем суток.

Обозначения: КО – конвекция или неустойчивое состояние атмосферы; ИЗ – изотермия или

нейтральное состояние; ИН – инверсия или устойчивое состояние атмосферы.

2. Находят по табл. 10.2 среднюю скорость ветра V

ср

м/с, в приземном слое в зависимости от СВУА и

10.

3. С учетом типа возможной аварии на АЭС определяют по табл. 10.3 размеры зон РЗ и ВП с дозой до

полного распада Д



и записывают их.

4. Строят в соответствующем масштабе схему зон РЗ и ЗП и наносят на эту схему ОЭ, город или

поселок как показано на рис. 10.1. При этом зоны обозначают соответствующим цветом, указанным выше.

Примечания: 1. Нагляднее размещение зон видно на карте местности, которой должны воспользоваться

дипломники. 2. Предприятие, АО, фирму с городом (поселком) лучше обозначать квадратом на схеме и

написать ОЭ с городом или поселком.

Таблица 10.3. Характеристика зон РЗ и ВП для изотермии при V

= 5 м/с, высоте выброса H

200•м (реактор типа РМБК-1000) продуктов деления, А

= 10%

Обозначения к табл. 10.3: Р

= Д



/400 – уровень радиации на 1 ч после аварии; Д



– доза до полного

распада.

5. По схеме (карте) определяют в какую из зон РЗ или ВП, или одновременно в зоны РЗ и ВП попал

наш ОЭ с городом (поселком). Если ОЭ вышел за зону А’, то он вне опасности по РЗ и ВП. В последнем

случае прогноз не следует проводить в дальнейшем.

Примечание. По карте определяют расстояние L

, м, по прямой от АЭС до ОЭ или города.

6. Вычисляют время, ч, начала выпадения радиоактивных осадков над заданным объектом (поселком)

по формуле

вып

= L

/3600 V

, (10.1)

где L

– расстояние от ОЭ (поселка) до АЭС, м.

7. По табл. 10.4 определяют время формирования – t

форм

, ч, радиоактивного следа.

8. Если облако сформировалось ко времени подхода его к ОЭ, то над ним будет происходить

выпадение радиоактивных осадков. Поэтому по табл. 10.3 определяют методом интерполяции (см.

пример 1) возможный уровень радиации Р

и возможную дозу Д



внеш.

для зоны РЗ, где находится наш

объект; для зоны ВП определяют только возможную дозу Д



внутр.

Пример 1. Определить методом интерполяции по табл.10.3 значения Р

(уровень радиации на 1 ч

после аварии) и Д



внеш.

, если ОЭ попал а зону А; Д



внутр.

, если ОЭ попал в зону Д'. Расстояние L

= 60

км.

Решение. Для наглядности воспользуемся рис. 10.1, из которого видно: 1) ОЭ находится между

внешними границами зон А и Б, тогда

Примечание. Если ОЭ находится внутри зоны Д, то Д



внутр.

> 250 бэр; вне зоны Д’ (до внешней границы

зоны А' ) Д



внутр.

<30 бэр.

9. Определяют уровни радиации, рад/ч, на ОЭ на различное время (на начало выпадения осадков, конец

рабочей смены с момента выпадения осадков, конец первых суток и на конец трех суток) по формуле

= P

/ K, (10.2)

где К – коэффициент пересчета, принимаемый по табл. 10.5.

Таблица 10.5. Коэффициенты К на любое заданное время (до трех суток включительно)

Пример 2. Найти уровни радиации на ОЭ для различного времени по формуле (10. 2), если известно: Р

0,63 рад/ч, t

форм

= 5 ч, Т

= 4 ч.

Решение. 1. На начало выпадения радиоактивных осадков, т.е. , t

нач

= t

форм

= 5 ч при К = 2,22 (см.

табл. 10.5), P

= 0,63/2,22 = 0,28 рад/ч.

2. На конец рабочей смены, т.е. , t

нач

+ Тр = 5 + 4 = 9 ч при К = (2,85 + 3,0) / 2 = 2,93; P

= 0,63/2,93 =

0,22 рад/ч.

3. За первую смену P

сp

= (P

+ Р

) / 2 = (0,28 + 0,22) / 2 = 0,25 рад/ч.

4. На конец первых суток с начала выпадения осадков при

= 5, Р

= 0,63/5 = 0,13 рад/ч.

5. На конец третьих суток при K

= 7, P

= 0,63/7 = 0,09 рад/ч.

10. Находят дозу облучения, бэр, полученную на открытой местности за первые сутки (накопление

дозы идет неравномерно: в первые сутки после аварии – более интенсивно, чем в последующее время) по

формулам;

Затем сравнивают Д

1сут

с Д

уст

(см. исходные данные),

11. При Д

1сут

> Д

уст

подбирают соответствующий режим РРЗ для персонала ОЭ и населения

(который должен строго соблюдаться на ОЭ с поселком), а также решения по их защите, руководствуясь

табл. 10.6. Для этого рассчитывают критерий возможной дозы за 10 суток и 1 год.

Примечание к табл. 10.6. Мероприятия по защите (решение) осуществляются: I) частично, если прогноз

облучения превышает нижний уровень; 2) в полном объеме (обязательное выполнение) при превышении

верхних значений облучения.

Лучше решение принимать по дозовым нагрузкам за короткое время, т.е. на ранней фазе развития аварии –

10 суток. Расчет этой дозы ведут по формуле

10 сут

= 2 (P

– P

), (10.5)

где P

и P

– уровень радиации на начало и окончание облучения, рад/ч; t

и t

время начала и окончания

облучения, ч.

Однако в табл. 10.5 коэффициенты пересчета К даны на время после аварии на АЭС только до 3 суток.

Поэтому принимают, что

10 сут

= Д

3 сут

+ Д

7 сут

, (10.6)

Тогда, руководствуясь формулой (8.5),

3 сут

= 2(Р

3 сут

 72 – Рt

вып

 t

нач

), (10.7)

где Рt

вып

– уровень радиации при начале выпадения радиоактивных осадков над ОНХ, рад/ч; t

вып

– время

начала выпадения этих осадков, ч.

Определив Д

3 сут

и зная, что за семикратный период времени (в нашем случае за 7 суток) согласно

закону спада радиация снизится в 2 раза, формулу (10.6) можно записать так:

10 сут

3 сут

+( Д

3 сут

/2), (10.8)

Найденную величину Д

10 сут

сравнивают с дозовым критерием, указанным в табл. 10.6, и,

руководствуясь примечанием к данной таблице, принимают решение. Оно может быть однозначным:

частично применяют мероприятия по защите или в полном обязательном объеме в зависимости от

превышения Д

10 сут

нижний или верхний критериальный уровень табл. 10.6.

Пример 3. Вычислить Д

10 сут

и принять решения по защите работающих и населения, если известно: Р

3•сут

= 0,09 рад/ч, Р

= 0,28 рад/ч и t

форм

=5 ч.

Решение. 1. По формуле (10.7) определяем Д

3 сут

= 2(0,09 72 + 0,285) = 15,76 бэр.

2. Вычисляем по формуле (10.8) значение

10 сут

=15,76 + (15,76 / 2) = 23,64 бэр.

3. По табл. 10.6 принимаем решения по защите. Величина 23,64 бэр превышает верхний уровень табл.

10.6 (на все тело) за исключением решения по эвакуации взрослых. Поэтому укрытие, защиту органов

дыхания и йодную профилактику взрослых людей, детей, беременных женщин, эвакуацию детей и

беременных женщин необходимо проводить в полном объеме, а эвакуацию взрослых людей –

осуществить частично, т.е. вначале – население по мере возможности.

12. Вычисляют суммарную дозу, полученную работающим первой смены, по формуле



= Д

отк

+ Д

8ч

+ Д

пер

+ Д

отд

, (10.9)

где Д

отк

– доза, полученная работающим на открытой местности в течение соответствующего времени,

бэр; Д

8ч

– доза, полученная работающим на рабочем месте за 8-часовую смену, бэр; Д

– доза,

полученная работающим от проходящего радиоактивного облака (принимается по табл. 10.7), бэр; Д

пер

–

доза, полученная работающим при переезде к месту работы и обратно (Д

пер

= Д

кр

+ Д

ср

, где Д

кр

и Д

ср

–

дозы, полученные при переезде соответственно к работе и с работы), бэр; Д

отд

– доза, полученная

работающим за время его отдыха в зоне отдыха (т.е. от конца рабочей смены до истечения первых

суток), бэр. Все составляющие Д



находят по формуле

=(P

ср

T) / K

, (10.10)

где P

ср

= (Р

+ Р

)/2 – среднее значение уровня радиации, рад/ч, за промежуток времени от начала до конца

периода облучения; Т – период облучения работающих в различных условиях (на открытой местности, в

транспорте, на рабочем месте и в зоне отдыха), ч; К

– коэффициент ослабления в этих условиях (он

задается в исходных данных).

Найденную величину Д



сравнивают с Д

уст

. При Д



> Д

уст

необходимо проанализировать

составляющие Д



и выделить те из них, которые дают наибольший вклад в Д



. Затем предусмотреть меры

по их снижению (например, сокращение времени облучения или увеличение коэффициента К

для

соответствующих условий.

Примечание. При определении Д

отк

и Д

кр

величину Р

ср

принимают наибольшей, т.е. равной величине на

начало выпадения осадков.

Пример 4. Вычислить Д



, сравнить ее с Д

уст

= 2 бэр и предусмотреть меры по снижению составляющих



. Известно: P

сp

= 0,425 рад/ч на рабочем месте, продолжительность смены 8 ч и коэффициент

ослабления (защиты) К

= 10; L

= 30 км; на открытой местности Р

отк

= 0,56 рад/ч люди находятся 2 ч при

= 1; переезд к работе и с работы занимает 2 ч при К

= 2 с Р

кр

= 0,56 рад/ч и P

сp

= 0,29 рад/ч; время

отдыха 12 ч при К

= 20 с P

сp

= 0,29 рад/ч до Р

1сут

= 0,13 рад/ч.

Решение. 1. Определяем по формуле (10.10) все составляющие Д



/см. формулу (10.9)/:

Наибольший вклад в Д



вносит Д

отк ,

и Д

пер .

Лучшим решением является уменьшение времени

нахождения на открытой местности до 0,5 ч (а 1,5 ч перенести в зону отдыха) и переезда на транспорте к

работе и с работы до 1 ч (а I ч перенести в зону отдыха). Величину Д

нельзя уменьшить, так как она

зависит от удаления ОЭ от АЭС.

4. С учетом принятых изменений пересчитываем Д

отк

, Д

пер

и Д

отд

получаем



= 0,28 + 0.34 + 1 + 0,212 + 0,152 = 1,984 <Д

уст

= 2 бэр.

13. По величине Д



определяют радиационные потери (РП) людей на ОЭ и распределение их по

времени (табл. 10.8), если Д



> 100 рад или бэр. Если Д



>50 бэр, то определяют по табл. 10.9 групповую

трудоспособность структурного подразделения (цеха, службы, отдела или участка) ОЭ.

Примечания: Подразделения с ограниченной трудоспособностью, I или II степени сохраняют

трудоспособность; III степени - теряют трудоспособность до 50...60%.

14. Подбирают РРЗ как для работающих, так и для населения, находящегося в условиях

радиоактивного заражения местности.

Безопасным РРЗ считается такой режим, когда облучение людей не выше суточно установленной дозы

уст

. Он характеризуется коэффициентом безопасной защищенности С

, определяемым по формуле

=Д

сут

/ Д

уст

, (10.11)

где Д

сут

– доза радиации, накапливаемая на открытой местности за сутки, бэр (в нашем случав Д

сут

для населения и Д

для работающих ОЭ); Дуст - установленная доза нормами радиационной безопасности (НРБ-96) для выполнения

аварийных работ, бэр.

Величина Д

уст

имеет не только организационный характер, но и экономический, так как оплата труда зависит от

расстояния до места аварии. Коэффициент С

показывает во сколько раз должна быть уменьшена фактическая доза

радиации над Д

уст

Для установления безопасного режима работы на ОЭ (при медленном спаде уровня радиации)

вычисляют суточный коэффициент защищенности С по формуле

где Т

– продолжительность пребывания работающих на открытой местности в защитных сооружениях, зданиях,

машинах и т.д. в течение суток, ч; К

– коэффициент ослабления в этих условиях.

Величина С показывает во сколько раз доза облучения, полученная людьми при данном режиме, меньше дозы,

которую они получили бы за то же время на открытой местности.

Если выполнено условие С  С

то радиационная безопасность (РБ) обеспечивается. Если нет, то режим

РБ корректируется за счет повышения К

и уменьшения времени нахождения в условиях худшей

защищенности.

Пример 5. Вычислить коэффициенты C

и С по формулам (10.11 и 10.12) с использованием данных

примера 4 при Д

сут

= 13,7 бэр.

Решение. 1. Определяем по формуле (10.11):

для населения

= 13,70/2 = 6,85;

для персонала ОЭ

= 3,011/2 = 1,5;

а с учетом пересчета для персонала ОЭ

= 1,984/2 = 0.992.

2. Определяем по формуле (10.12) для персонала ОЭ

а с учетом уменьшения времени на открытой местности и переезда на транспорте к работе и с работы

3, Сравниваем полученные коэффициенты для персонала ОЭ С > С

, т.е. при 5,45 < 6,85 не обеспечивается

.45,5





C

.50,9

5,14

5,0

' 



C