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: 259
Скачиваний: 1
бовать, чтобы риск, обусловленный отдельным выбросом из любой области значений активности Е, не превышал q Р д о п , то полный риск при q « 0,1 не превзойдет величину Р д о п . В этом случае вы ражение (8.21) можно переписать в виде
EP(E)^q |
^ЕпР(Еп)^ |
0,345 • 10-3 <7 |
= . |
0,345 • 10- |
|
|||
Л'ср (X, 0, |
0/1) IV/; " |
/ < с |
р (х, |
0, 0/1)11'/; |
|
|||
п = |
і |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Отсюда получаем уравнение линии |
безопасности |
|
|
|
||||
р |
(£) = 0,345 .\0-ЧЕКО1> |
(х, |
0, |
0/1) |
Wt. |
. |
(8.24). |
Величину индивидуального риска разумно оценивать для сектора (пли секторов), включающего наиболее вероятное направление ветра. В запас расчета иногда в качестве такого сектора рассмат-
ч-1
107Е}кюри
Р и с . 26. Г р а н и ч н ы е л и н и и б е з о п а с н о с т и д л я с а н и - т а р н о - з а щ и т н ы х з о н р а з л и ч н ы х р а д и у с о в .
ривают тот, вдоль которого ветер направлен примерно 2/12 всеп>
времени [96]. Если в формуле (8.24) положить Wi = |
1/6, то получим |
Р (£) = 2 , Ы 0 - 4 / Я с р (х, 0, 0/1). |
(8.25)» |
Уравнения (8.24) и (8.25) позволяютпостроить линию безо пасности для любого радиуса х санитарно-защитной зоны. На рис. 26 приведены линии безопасности (8.25) для трех различных по размеру санитарно-защитных зон: х = 800; 1500; 3000 м. Вы брос радиоактивного.вещества через вентиляционную трубу приво-
дит к уменьшению концентрации активности в приземном слое. Поэтому линии безопасности (см. рис. 26) дают несколько зани женные допустимые величины вероятностей выбросов Р (Е) (в за пас). Предположение о линейности зависимости между дозой облу чения и эффектом воздействия, с одной стороны, является естест венным упрощающим вычисления приемом; с другой, отражает недостаточность данных о фактическом характере этой зависимости. Учет нелинейности приводит к следующему виду условия безо пасности [его легко получить из выражений (8.16) и (8.18)]:
|
Р (Е) < 7 Р Д О П /О,15 . 10 - І № г хо (Е) D |
(х, |
О, 0/Е), |
(8.26) |
|
где xD |
(£„) — коэффициент, |
учитывающий |
отличие зависимости |
||
между дозой и вероятностью |
заболевания от линейной, х 0 = |
] (£„) = |
|||
= 1. |
Учет фактической зависимости приведет |
к некоторому изме |
нению вида линии безопасности. В частности, в области больших выбросов активности, для которых Х £ > ( £ п ) > 1 , линия безопас ности должна иметь больший наклон, т. е. вероятность больших выбросов должна быть меньшей, чем это следует из линейной за висимости. Отражением этого обстоятельства является предлагае мый Фармером [93] такой наклон линии безопасности в области больших Е, при котором возрастанию величины выброса на два порядка соответствует уменьшение вероятности выброса на три порядка.
До сих пор при построении линии безопасности принимали во внимание только биологическое воздействие облучения на населе ние. Однако не трудно понять, что существуют и другие факторы,- например экономический, которые также необходимо учитывать при построении таких линий. Действительно возможно, что аварий ные ситуации с выбросом незначительного количества радиоактив ного вещества (область малых выбросов 0< . Е <! £ э к о н ) будут при водить к чрезмерным экономическим потерям (затратам на ремонт, недовыработке электроэнергии вследствие простоев или работы на пониженном уровне мощности). В этом случае экономический критерий оказывается более жестким, поэтому линию безопасности
в области малых выбросов Е^ЕЭК0Я |
следует заменить горизонталь |
||||
ной прямой |
Р = |
РЭ К О н- Так что теперь |
она |
будет иметь вид ло |
|
маной: |
|
|
|
|
|
р = = |
і |
Р экон |
|
при 0 < £ < £ э |
|
|
Р( £ ), |
см. формулу |
(8.24), |
при |
£ > Яэкон- |
Таким образом, в общем случае линия безопасности должна строить ся в результате совместного учета безопасности и экономики.
Коллективный риск. Наряду с индивидуальным риском необ ходимо оценивать ту опасность, которую представляет АЭС в ава рийных ситуациях для всего окружающего населения в целом. Мо жет оказаться, что даже при непревышении индивидуальным рис ком допустимого значения коллективный £иск из-за большой
плотности населения будет недопустимо высок. Ясно, что величина этого риска зависит от многих факторов: погодных условий, плот ности и численности населения, однородности его размещения по секторам окружающей местности и т. д. Коллективный риск удобно выражать в количестве возможных случаев заболеваний раком щито видной железы на местности, прилегающей к АЭС, вследствие аварийных выбросов радиоактивного вещества.
|
Р и с . 27. И з м е н е н и е к о н ц е н т р а ц и и а к т и в н о с т и п р и |
|
|
||||||||
|
в ы б р о с е |
1 3 1 I |
Е = |
10'1 |
кюри |
в з а в и с и м о с т и о т |
р а с |
|
|
||
|
|
|
|
|
с т о я н и я |
.V. |
|
|
|
|
|
В |
качестве |
примера |
оценим |
коллективный |
риск |
для |
местности |
||||
с плотностью |
населения |
В (х, |
у) |
= const = |
5000 |
чел/км2. |
Насе |
||||
ление |
размещается |
в |
кольце, |
ограниченном |
радиусами |
800* и |
|||||
15 000 м. Пусть вероятность конкретного типа аварии |
на |
АЭС с |
выбросом радиоактивного вещества (1 3 1 1) активностью Е = 104 кюри равна 3,5 - Ю - 4 (отнесенной к годичному интервалу, см. рис. 26). Тогда, в соответствии с ранее изложенным, риск для ребенка, на
ходящегося |
на |
расстоянии |
800 м |
от |
места |
выброса, |
составит |
|||||||
1 Рдоп^О'І х Ю - 6 . Оценим коллективную дозу |
облучения |
населе |
||||||||||||
ния |
сектора |
Аф = |
30°. Найдем интегральную усредненную по по |
|||||||||||
годным |
условиям |
и |
по |
координате |
у |
концентрацию |
Кср |
(х,0/Е). |
||||||
На |
рис. 27 |
построена |
зависимость |
Ксг> |
(х,0/Е = 104) |
от |
расстоя |
|||||||
ния |
х, |
рассчитанная по формулам типа (8.22) и (8.23). На ее основе |
||||||||||||
по |
формуле |
(8.13) находим общую дозу облучения населения вы |
||||||||||||
бранного сектора Dz — 2,2- 10G бэр-чел. |
Ориентируясь |
на прежнюю |
||||||||||||
среднестатистическую |
цифру |
15 заболеваний на |
10° бэр-чел [97], |
|||||||||||
|
* Р а д и у с |
800 |
м |
о г р а н и ч и в а е т |
с а н и т а р н о - з а щ и т н у ю |
з о н у . |
З а м е т и м , что |
в о т е ч е с т в е н н о й п р а к т и к е э т о т р а д и у с в ы б и р а е т с я н е с к о л ь к о б о л ь ш и м по
в е л и ч и н е . В е л и ч и н у 800 |
м в ы б р а л и |
п р о |
с т о д л я |
к о л и ч е с т в е н н о й и л л ю с т р а |
ц и и и з л а г а е м о г о м а т е р и а л а |
и, в ч а с т н |
о с т и , |
чтобы |
п о с м о т р е т ь , к к а к и м р и с к а м |
п р и в о д я т т а к и е н е б о л ь ш и е с а и и т а р н о - з а щ и т н ы е з о н ы , п р и н я т ы е з а р у б е ж о м .
получаем, что общее число заболеваний составит 2,2-15 = |
33 слу |
|||||||||
чая. Умножая эту величину |
на вероятность возникновения |
аварии |
||||||||
с выбросом |
активности 1 3 1 I |
104 кюри в течение года Р = |
3,5-10- 4 , |
|||||||
находим |
ожидаемое |
число |
случаев заболеваний |
в год 33-3,5- Ю - 4 |
||||||
«0,0115 |
случаев в год. |
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда |
запишем |
выражение для коллективного риска |
(в слу |
|||||||
чаях |
в год): |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
PS = |
S P n D f l 5 - |
10-«, |
|
|
(8.27) |
|
|
|
|
|
п = I |
|
|
|
|
||
где |
Dn — коллективная доза |
облучения |
при гс-м выбросе |
|
радиоак |
|||||
тивного |
вещества, |
бэр-чел; |
Р„ — вероятность |
такого |
|
выброса |
||||
за год. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая, что |
кроме |
|
выбросов |
радиоактивного |
вещества |
|||||
с Е = 104 |
кюри возможны выбросы с другим количеством активности, |
и по-прежнему считая с7»0,1, получим полное число случаев забо левания от облучения — 0,115 случаев в год для 4 млн. человек, проживающих на рассматриваемой площади. Как уже упоминалось при рассмотрении индивидуального риска, число случаев заболе вания раком щитовидной железы от естественных причин состав ляет приблизительно 20 на 1 млн. человек, или 80 на 4 млн. Таким
образом, |
привнесенный АЭС риск для некоторого «среднего» чело |
||
века в нашем случае составляет ^f |
• Ю0 -- 0,14% риска |
от есте |
|
ственных |
причин. |
|
|
Для того чтобы сравнить между |
собой те опасности, |
которым |
соответствуют рассмотренная ранее в качестве допустимого индиви
дуального риска величина Р д о п |
— Ю - 5 и |
полученный |
расчетом |
|
коллективный риск 0,115 случаев |
в год, следует |
привести |
их к со |
|
поставимому виду. Индивидуальный риск Р д |
о п = |
10~3 установлен |
по наиболее чувствительной к облучению возрастной группе 0—5 лет. Если для этой группы риск составляет Ю - 5 на границе санитарнозащитной зоны в секторе с преобладающим направлением ветра, то аналогичный риск, усредненный по всем возрастным группам, равен
Р = 10-5 -0,52-Ю-з/1,18-Ю-3 = 4,4.Ю-6 .
На основе рассчитанной величины коллективного риска 0,115 слу
чаев в год на 4 млн. человек можно получить некоторое |
среднее |
||
значение вероятности |
заболевания для отдельного человека |
|
|
Р = 0,115/4-106 = 2,9-Ю-8 |
год-1-чел-1. |
|
|
Оно в |
|
|
|
Р/Р |
= 4,4-10-°/2,9-10-8 = |
154 |
(8.28) |
раза меньше соответствующего значения риска для «среднего» человека на границе санитарно-защитной зоны.