Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 21.01.2010 N 5 "Об утверждении Методических указаний МУ 2.6.1.2574-2010" (вместе с "МУ 2.6.1.2574-2010. Определение суммарных (накопленных) эффективных доз облучения лиц из населения,...

Приложение 2. Определение радионуклидного состава радиоактивных частиц при атмосферных ядерных взрывах

Приложение 2

к МУ 2.6.1.2574-2010,

утверждены Постановлением

Главного государственного

санитарного врача

Российской Федерации

от 21.01.2010 N 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОНУКЛИДНОГО СОСТАВА РАДИОАКТИВНЫХ ЧАСТИЦ

ПРИ АТМОСФЕРНЫХ ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВАХ

1. В основе метода определения радионуклидного состава радиоактивных частиц при атмосферных ядерных взрывах лежит двухкаскадная схема индуктивного соосаждения радиоактивных веществ в светящейся области и облаке взрыва. В соответствии с этой схемой рассматриваются процессы осаждения радионуклидов на частицы-носители двух типов. К частицам 1-го типа отнесены частицы расплавленного грунта, образующиеся в результате интенсивного теплового и механического действия ядерного взрыва на грунт подстилающей поверхности, к частицам 2-го типа - мелкодисперсные аэрозоли, образующиеся в результате совместной конденсации паров грунта, испаренных конструкционных материалов взрывного устройства и радионуклидов - продуктов деления ядерного горючего. В результате расчетов по указанной схеме определяются удельные активности произвольного i-го радионуклида в радиоактивных частицах 1-го и 2-го типов на любой момент времени после ядерного взрыва.

2. Для проведения расчетов задаются следующие исходные данные:

- полная мощность взрыва q, т;

- мощность взрыва по делению q , т;

f

- высота взрыва H, м;

239 235 238

- состав разделившихся материалов (Pu , U , U ) в соотношении

239 235 238

компонентов альфа : альфа : альфа ;

- схемы радиоактивных цепочек распада, периоды полураспада T , с, и

i

коэффициенты ветвления радионуклидов;

- независимые выходы радионуклидов при различных типах деления ядерного горючего.

3. Алгоритм расчета включает следующие вычислительные процедуры.

3.1. По формулам 1 Приложения 2 к МУ (далее - П.2.1) определяются

моменты времени первого (t ) и второго (t ) каскадов конденсации

1 2

3 -

t = 0,1 x \/q, с,

1

┌

│ 5

│540 с, при q <= 10 т,

t = < (П.2.1)

2 │ 5

│1200 x (1 - 0,11 x lg q), с, при q > 10 т.

└

3.2. Определяются независимые выходы радионуклидов, входящих в состав изобарной цепочки, содержащей i-й радионуклид (j =< i)

1 239 239 235 235 238 238

Y = ------------------------------(альфа Y + альфа Y + альфа Y ), (П.2.2)

j 239 235 238 j j j

альфа + альфа + альфа

239 235 238

где Y , Y , Y - независимые выходы j-го радионуклида при делении

j j j

239 235 238

Pu и U нейтронами спектра деления и U нейтронами с энергией 14

МэВ.

3.3. Рассчитываются активности ядер i-го радионуклида цепочки,

содержащихся в газопаровой фазе на моменты времени 1-го и 2-го каскадов

конденсации (A (t ) и A (t ), соответственно)

i 1 i 2

i

A (t ) = N SUM лямбда Y f (t ), Бк,

i 1 0j=1 j j ij 1

(П.2.3)

i

A (t ) = SUM A (t )(1 - бета )f (t - t ), Бк,

i 2 j=1 j 1 1j ij 2 1

0,693

где лямбда = ----- - постоянная распада j-го радионуклида, бета -

j T 1j

j

коэффициент соосаждения j-го радионуклида на 1-м каскаде конденсации;

20

N = 1,45 x 10 q ,

0 f

-лямбда t

k

i e

f (t) = лямбда ...лямбда SUM --------------------------------------------------------------------------------------. (П.2.4)

ij j+1 i k=j (лямбда - лямбда )...(лямбда - лямбда )(лямбда - лямбда )...(лямбда - лямбда )

j k k-1 k k+1 k i k

В соотношениях (П.2.3) и (П.2.4) суммирование ведется по всем радионуклидам - предшественникам i-го радионуклида по цепочке радиоактивных превращений.

3.4. Рассчитываются удельные активности i-го радионуклида в объеме (индекс "ню") и на поверхности (индекс "s") частиц 1-го типа диаметром d на моменты времени 1-го и 2-го каскадов конденсации

A (t )бета бета

ню i 1 1i ню

a (d,t ) = ----------------фи (d), Бк/г,

i1 1 P I 1

1

(П.2.5)

┌ ┐

│ 2│

A (t )бета бета │ сигма │кси

s i 2 2i │ 1│ 1

a (d,t ) = ----------------exp│- ------│----, Бк/г,

i1 2 P │ 2 │ d

1 │ 2M │

└ ┘

где M = lge ~= 0,4343, бета - коэффициент соосаждения i-го радионуклида

2i

на 2-ом каскаде конденсации, P - масса радиоактивных частиц 1-го типа,

1

образующихся при ядерном взрыве, г;

┌

│1, при d < d ,

│ 0

│

ню │ 3

фи (d) = < (d - d ) (П.2.6)

1 │ 0

│1 - ---------, при d >= d ,

│ 3 0

│ d

└

┌ ┐

│ 2│

бесконечность │ (lgd - lgкси ) │

┌ ню M │ 1 │

I = │ фи (d)f (d)дельтаd, f (d) = ------------exp│- ---------------│, (П.2.7)

┘ 1 1 1 ----------- │ 2 │

0 \/2пи сигма d │ 2сигма │

1 │ 1 │

└ ┘

┌

│ -2 - -

│exp(0,0523H - 0,485H - 0,728), отн. ед., при H >= 0

бета = <

│ -

│0,48, отн. ед., при H < 0,

└

(П.2.8)

┌

│ 0,15 - -

│20 x q exp(-H/2), мкм, при H >= 0,

d = <

0 │ 0,15 -

│20 x q , мкм, при H < 0,

└

- 1/3 1/3 4

H = H/q , м/т , P = 2,6 x 10 q, кси = 200 мкм, сигма = 0,63, [d] = мкм.

1 1 1

Значения коэффициентов соосаждения бета и бета определяются

1i 2i

принадлежностью i-го радионуклида к одной из четырех термодинамических

групп химических элементов в соответствии с таблицей 1 Приложения 2 к МУ

(далее - таблица П.2.1).

Приложение 1. Определение временных характеристик и дисперсного состава радиоактивных выпадений на следе облака атмосферного ядерного взрыва Таблица П.2.1. Коэффициенты соосаждения радионуклидов