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
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 |
(Х'/.' |
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 /Сс 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 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!иа1гаЬх. |
(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 |