Файл: Клемин А.И. Инженерные вероятностные расчеты при проектировании ядерных реакторов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 260

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где /3 (Х, у) — плотность населения в точке (х, у); W (х, у) — вероятность, что активность распространяется в направлении точки (х, у). Для отдельного /-го сектора при В (х, у) = const можно записать

 

 

(8.15)

где Ki (х, 0) = К (х, 0) Wi\ .Vj и х2

— соответственно

минимально

и максимально удаленные от АЭС точки территории,

для которой

оценивается риск.

 

 

§ 8.6. Критерии радиационной

безопасности

 

В случае аварийных выбросов радиоактивных веществ наи­ большей опасности подвергаются-отдельные индивидуумы и насе­ ление в целом на территории, непосредственно прилегающей к АЭС. В настоящее время в ряде стран (Англия, ФРГ [93, 94]) установи­ лась практика оценки риска для населения в радиусе не большем 30 км от АЭС. За пределами этого расстояния воздействие наиболее-

вероятных

выбросов обычно незначительно

вследствие

сильного

рассеяния

радиоактивных

продуктов.

 

 

Если расчеты на стадии

проектирования

показывают,

что АЭС

в пределах

выбранного (с

учетом конкретных условий)

размера

территории создает недопустимо высокий риск для населения, возможны два пути решения проблемы: предусмотреть специаль­ ные дополнительные защитные устройства, уменьшающие риск доприемлемой величины, и рассмотреть возможность использования дайной АЭС на другой территории с меньшей плотностью населения, другими погодными условиями и т. д.

Кроме риска для населения в целом необходимо оценивать так называемый индивидуальный риск. Этот риск характеризует опас­ ность, которую представляют радиоактивные выбросы для инди­ видуума, находящегося в определенной точке местности, в пределах рассматриваемой территории. В настоящем параграфе рассмотрены методы расчета коллективного и индивидуального рисков. Для определенности будем считать, что объектом воздействия является население территории, ограниченной некоторым внешним радиусом и внутренним, равным радиусу зоны, не содержащей населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий, промышленных предприя­

тий и т. п. Такая зона

в

СССР

получила название с а н и т а р -

н о-з а щ и т н о й, а

за

рубежом — з о н ы

и с к л ю ч е н и я , ,

или з о н ы

о т ч у ж д е н и я .

 

 

Индивидуальный риск. Принятый в некоторых странах подход, к оценке допустимости той или иной величины индивидуального риска заключается в сравнении рассчитанного риска (по предпола-


гаемым вероятностям аварий и соответствующим величинам радио­ активных выбросов) с уровнем риска, обусловленным естествен­ ными причинами.

В соответствии с данными обзора [95] количество заболеваний раком щитовидной железы в отсутствие иных источников облуче­

ния кроме естественного фона

составляет 20

случаев в год на

1 млн. человек всех возрастов

и около 1 случая

на 1 млн. человек,

возраст которых ниже 20 лет. Таким образом, вероятность заболе­

вания некоторого

«среднего» человека

раком

щитовидной

железы

в течение одного

года

составляет 2 • 10~5, тогда как вероятность

заболевания для человека возрастной

группы 0—20 лет составляет

Ро-2о = 0,1

• Ю - 5 и для возрастной группы старше 20 лет

Р > 2 0 «

•^2,88 • Ю - 5

[предполагается, что доля населения

в возрасте до

20 лет составляет

30%

(см. табл. 8.7)].

 

 

 

Существует мнение,

что величину

Р0 _2о =

Ю - 6

или

какую-

то ее долю можно выбрать в качестве некоторого допустимого уровня ежегодного риска для возрастной группы 0—20 лет от опасности, связанной с присутствием в данной местности реакторной установки. Это означает, что число заболеваний указанной возрастной группы

от привнесенных причин.будет

меньше или равно числу заболева­

ний от естественных

причин*.

Принятие допустимого

уровня ин­

дивидуального риска

Р = 10~6

в расчете, например,

на 1 млн.

человек всех возрастов приводит к увеличению числа заболеваний раком щитовидной железы в год с 20 случаев (от естественных при­ чин) до 20,68 случаев (при наличии АЭС).

К обоснованию допустимой величины ежегодного индивидуаль­ ного риска можно также подойти с несколько другой позиции. Можно сопоставить те опасности, которые представляет реактор для человека с существующими естественными опасностями (бо­ лезни, несчастные случаи). По данным [96] для Англии средняя вероятность смерти человека в возрасте до 30 лет в течение года от естественных причин приблизительно Ю - 5 . Эта величина являет­ ся достаточно малой. Например, ее колебание от страны к стране, от континента к континенту больше, чем 10~5 . Такие цифры могут использоваться в качестве отправных для установления величины допустимого индивидуального риска. В этой связи представляют интерес также данные американской статистики за 1967 год [74] по вероятностям смертельных исходов (отнесенных к интервалу времени 1 год) в результате различных несчастных случаев: от

аварий на транспорте

2,7 • Ю - 4 ; от падений 1,0

• 10~4; от пожаров

и взрывов 4,0 - Ю - 5

; от несчастных случаев на воде 2,8 • Ю - 5 ; от

несчастных

случаев

с

огнестрельным оружием

1,3 • Ю - 5 ; от от­

равлений

1,1 • Ю - 5

;

от стихийных бедствий (наводнения, земле­

трясения)

8 • Ю - 7 ; от

ударов молнии 5,5 • 10~7.

* Б о л е е п р а в и л ь н о е м н е н и е , чт о у р о в е н ь р и с к а от п р и в н е с е н н ы х п р и ­ ч и н д о л ж е н б ы т ь с у щ е с т в е н н о м е н ь ш е у р о в н я р и с к а от е с т е с т в е н н ы х п р и ч и н .


Как можно понять, установление допустимого значения инди­ видуального риска требует рассмотрения самых различных вопро­ сов: медицинских, социальных, экономических и т. д. Свести ин­ дивидуальный риск до нуля невозможно в силу существования сколь угодно малых вероятностей аварий (даже при любых мерах предосторожности). Ориентируясь на международную практику, можно, видимо, считать, что интервал Ю - 5 — Ю - 8 является ра­ зумным для выбора допустимого значения ежегодного индивидуаль­ ного риска от АЭС.

В настоящей главе не_ставилась цель выбрать и рекомендовать для использования допустимое значение индивидуального риска. Лишь для иллюстрации (большей наглядности изложения) в даль­ нейших расчетах будем пользоваться допустимым значением еже­ годного индивидуального риска Р = Ю - 5 . Напомним, что это значение есть' вероятность заболевания, тогда как приведенные выше уровни естественного риска означали вероятность летального исхода, т . е . , в известном смысле, опасное воздействие АЭС в пре­ делах установленного значения индивидуального риска меньше, нежели суммарное воздействие естественных причин. В качестве создания некоторого запаса в расчетах разумно вычислять факти­

ческий

риск

по самой

чувствительной

к облучению

возрастной

группе

0—5

лет,

для

которой

d 1

= 0,52-10- 3

кюри-сек./'м3 (см.

табл.

8.7) составляет наименьшее

значение.

 

 

 

 

Перейдем к вычислению фактического индивидуального риска.

Согласно данным,

опубликованным

в материалах Международного

комитета

по

радиационной защите

[97], доза

облучения

1 бэр

(критический орган — щитовидная

железа) 1 млн. человек

(общая

доза 106 бэр-чел)

приводит к

10—20 случаям заболевания

раком

щитовидной

железы.

Возьмем

среднее число

15.

Как уже отме­

чалось,

 

в качестве интегральной

концентрации

1 3 1

1 , приводящей

к дозе облучения щитовидной железы

1 бэр, принимаем величину

di — 0,52 • Ю - 3 кюри-сек/м3.

Тогда условную

вероятность забо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

левання

(при условии,

что выброс

активности

J Qdt = Е

произо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

шел)

нз-за

воздействия интегральной

концентрации

активности

К (8.4), усредненной по погодным условиям, в предположении линейной зависимости между дозой облучения (или концентрацией) и эффектом воздействия запишем в виде

 

Р г

(х, у, z/E) = ~^D

(х,у, z/E) WL

=

 

К с р

'/.'

2

1 Щ

Wt - 2,9 • Ю"2

Кср

(х, у, z/E) Wt (8.16)

для произвольной точки с координатой (х, у,

z), лежащей в секторе

/

[см. выражения

(8.8)

и

(8.14)]. Здесь

 

 

 

 

Кср

(х,

у,

z/E) = %Ка

(х,

у,. z/E)

Wa.

 

 

 

 

 

a = l

 

 

 

 

J

Зак. 1282

 

 

 

 

 

 

 

177


Для

точки

 

на оси х (при у

 

0)

и для

уровня

земли

(г = 0)

 

Рг (л-,

 

0,

0,£) -

2,9-Ю-2 с р

(х,

0,

0/E)W,.

 

(8.17)

Используя выражения (8.16), (8.17) п формулу полной вероят­

ности

(1.9),

легко

найти

безусловные

вероятности

заболевания

в точках

 

(.V, у,

г)

и

(х,

0,

0):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р,

 

(х,

у,

 

z) =

а Р (£„) Р,

(х,

у,

 

zE„)

=

 

 

 

 

 

-

 

2,9- 10-ЧГ, 2

Р (£„) /Сс р

(л-, у,

ziE„)

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;і= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2,9 • Ю-2 1<С ф

(х, у,

г, 1) W, Ъ

Р (£„) f „,

 

(8.18)

Р,

(х,

0,

 

0) =

2,9 • Ю-2 Kcv

(х, 0,

0/1)

W, % Р (£,,) Е„,

(8.19)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п = і

 

 

 

 

где Р (£•„) — вероятность аварии с выбросом

Еп, кюри

радиоактив­

ного вещества;

индексами

п — 1, 2,

 

 

п*

помечены

все

возмож­

ные виды аварий; /Сс р

(х, у,

z/І) — концентрация от выброса актив­

ности

1

кюри.

Запишем условие

равенства

в

рассматриваемой

точке индивидуального

риска (8.18) и допустимого

значения:

 

 

 

 

Р, (х,

у,

z)

=

2,9 - Ю - 2 с р

(х,

у,

z-l)

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xWi'^P

 

(£„) Еп

 

=

Р д о

п .

 

 

 

 

(8.20)

Для точки с координатами

(х, 0, 0) и для

величины

Р д о п

= Ю - 5

условие

(8.20) перепишем в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

я*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Р (£„) Еп

= 0,345-10-3 //Сс р

(х,

0,

0/1)

 

 

(8.21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

На

основе

 

этого

равенства

можно

построить

так

называемую

л и н и ю

 

б е з о п а с н о с т и

Р (Е). Для этого

прежде всего не­

обходимо

вычислить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кср

(х,

0,

0/1) =

І

Ка

(х,

0,

0/1) Wa.

 

(8.22)

'<х=1

Весовые факторы WA для различных погодных условий Пасквилла (см. табл. 8.5) следует принимать, ориентируясь на стати­ стические метеорологические данные для конкретного района. Например, для условий Великобритании 171]: WA -• 0,017, WB = 0,084, WC = 0,168, WD = 0,41, WE = 0,118, WF = 0,203.


Величины Ка {х, О, 0/1) можно вычислить по формуле

К* (х,

0,

0/1) =

2,Ъ!иааЬх.

(8.23)

Она легко получается из формулы

(8.4) при двух

предположениях

в запас расчета: 1) Xt =

0

(пренебрежение распадом радиоактив­

ного изотопа); 2) Н = 0 (выброс с уровня земли), и при исполь­

зовании ранее

обоснованных соотношений:

 

 

Л а

^ 2 , 1 5 а г ,

откуда

az = /га /2,15,

и

х tg (№)

= хШ

= 2,15а„,

откуда

ау

= xfl/4,3.

Зависимость вертикального «размаха» радиоактивного облака Ла от различныхпогодных условий а приведена на рис. 25 [82]. Аналогичная зависимость средней скорости ветра иа представлена

0,5 1

5

10

 

50 X,

км

Р и с . 25. З а в и с и м о с т ь

в е р т и к а л ь н о г о р а з м а х а

р а ­

д и о а к т и в н о г о о б л а к а ha

от р а с с т о я н и я х

д л я р а з ­

л и ч н ы х п о г о д н ы х

у с л о в и й

(по

П а с к в

и л л у ) .

в

табл. 8.5. Эффективной величиной горизонтального «размаха»

облака

т> можно задаться,

ориентируясь

на данные, приведенные

в

табл.

8.6.

 

Р (Е) на основе индиви­

 

При

построении линии

безопасности

дуального риска используются следующие соображения. Практи­ ческие оценки [93, 96] показывают, что обычно для конкретных

АЭС существуют 5—10

типов возможных аварий, которые доми­

нируют над остальными по радиационной опасности и

последствия

которых сравнимы (приблизительно равны). Поэтому,

если потре­

те

 

179