Расчётные задачи по оценке радиационной обстановки

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ 

ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ 
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ 

ГПС МЧС РОССИИ

Сергеев И.Ю., Малый В.П., Васильев А.В., 

Лащинский В.В., Филкова А.П., Николаев Г.А.

РАСЧЁТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ОЦЕНКЕ 
РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ

Учебное пособие

Допущено 

ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России 

в качестве учебного пособия 

Железногорск

2021

УДК 504.064.36 : 614.876
ББК 68.9

Р24

Авторы: Сергеев Иван Юрьевич, канд. тех. наук

Малый Виталий Петрович, доктор физ.-мат. наук, доцент

Васильев Александр Викторович, канд. тех. наук

Лащинский Василий Владимирович, канд. физ.-мат. наук

Филкова Анастасия Петровна
Николаев Глеб Александрович

Рецензенты: …

Сергеев И.Ю., Малый В.П., Васильев А.В., Лащинский В.В., Филкова А.П., Николаев Г.А. Расчётные 

задачи по оценке радиационной обстановки [Текст]: учебное пособие / Сергеев И.Ю., Малый В.П., Васильев 
А.В., Лащинский В.В., Филкова А.П., Николаев Г.А. – Железногорск: ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2021. – 160 с.: ил.

ISBN x-xxxxx-xxx-x

Учебное пособие разработано в соответствии с федеральными государственными образовательными 

стандартами высшего образования по специальности 20.05.01 Пожарная безопасность и направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность.

Позволяет обучающимся на практических и семинарских занятиях осваивать компетенции, связан
ные с организацией деятельности единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, риск-ориентированным мышлением, умением применять расчетные методики, информационные ресурсы, способностью разрабатывать прогнозы развития обстановки.

Предназначено для использования в образовательном процессе по дисциплинам: «Радиационная, хи
мическая и биологическая защита», «Основы оперативного управления РСЧС и гражданской обороной», 
«Управление и защита в чрезвычайных ситуациях», «Управление рисками», «Гражданская оборона», «Управление техносферной безопасностью», «Безопасность жизнедеятельности».

УДК 504.064.36 : 614.876

ББК 68.9

Р24

ББК …

ISBN x-xxxxx-xxx-x

© ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия 

ГПС МЧС России, 2021

© Сергеев И.Ю., Малый В.П., Васильев А.В., 

Лащинский В.В., Филкова А.П., Николаев Г.А., 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................................4

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ .................................................................................................................................9

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ О РАДИАЦИИ  И ИСТОЧНИКАХ РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ .............11

1.1. История открытия и исследования радиоактивности .................................................................................11

1.2. Общие понятия и единицы измерения радиоактивности ...........................................................................19

1.3. Методы измерения радиоактивности...........................................................................................................30

1.4. Атомная промышленность ............................................................................................................................36

1.5. Ядерное оружие..............................................................................................................................................42

1.6. Ядерный терроризм........................................................................................................................................49

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА  И КОНТРОЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ..52

2.1. Нормы радиационной безопасности.............................................................................................................52

2.2. Комплексная система обеспечения безопасности жизнедеятельности населения...................................58

2.3. Система мониторинга радиационной обстановки.......................................................................................61

2.4. Динамический контроль радиационной обстановки ..................................................................................74

ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ  И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ.........88

3.1. Оценка размеров зон радиоактивного загрязнения местности ..................................................................88

3.2. Оценка мощности дозы облучения...............................................................................................................89

3.3. Оценка времени начала аварии (ядерного взрыва) .....................................................................................90

3.4. Оценка массы и среднего времени жизни радиоизотопов .........................................................................91

3.5. Оценка полученной дозы облучения в зонах радиоактивного загрязнения местности...........................91

3.6. Оценка времени подхода радиоактивного облака.......................................................................................92

3.7. Оценка радиационных потерь в зонах заражения.......................................................................................92

3.8. Оценка радиационных потерь при преодолении зон заражения ...............................................................95

3.9. Оценка продолжительности пребывания в зонах заражения.....................................................................98

3.10. Оценка радиационных потерь при массированных ядерных ударах………………………………… 100

3.11. Оценка опасности источника ионизирующего излучения……………………………………………..102

3.12.Прогнозирование радиационной обстановки при выбросах радиоактивных материалов во время 
аварий на АЭС.....................................................................................................................................................105

3.13. Пример разработки компьютерной программы для оценки радиационной обстановки …………… 108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................................................................................................113

ПРИЛОЖЕНИЕ А Вспомогательные материалы ..........................................................................................116

ПРИЛОЖЕНИЕ Б  Задание на проведение практического занятия №1 (с примером выполнения 
и методикой формирования вариантов)...........................................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЕ В  Задание на проведение практического занятия №2  (с вариантами для 
самостоятельной работы) ....................................................................................................................................151

ВВЕДЕНИЕ

Понятие «расчетная задача» в практической деятельности, связанной 

с предупреждением и ликвидацией чрезвычайных ситуаций, может употребляться в двух смыслах. В классическом смысле «расчетная задача» – это некоторое упражнение (действие), которое требует исполнения (разрешения), 
и обычно выполняется посредством умозаключений и/или вычислений. 
Специалисты в системе антикризисного управления «расчетной задачей» часто могут называть компьютерные программы, приложения или автоматизированные электронные таблицы с заложенными в них расчетными алгоритмами, которые позволяют органам управления производить оперативные расчеты с целью оценки обстановки, формирования прогноза или моделирования 
сценариев развития чрезвычайных ситуаций различного характера.

Учебное пособие направлено на реализацию федеральных государствен
ных образовательных стандартов с целью качественного формирования заложенных в них компетенций. Обучающимся по специальности 20.05.01 Пожарная безопасность учебное пособие поможет усвоить вопросы обеспечения радиационной безопасности для формирования знаний и умений, необходимых 
при организации тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ в условиях возможного радиоактивного загрязнения местности. А также 
сформировать навыки подготовки обоснованных предложений по функционированию единой государственной системы предупреждения и ликвидации 
чрезвычайных ситуаций в части, касающейся обеспечения радиационной безопасности населения и территорий. Обучающиеся по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность с использованием учебного пособия могут совершенствовать свои знания, умения и навыки в компетенциях, 
связанных с развитием риск-ориентированного мышления, применением
научно-методического аппарата для оценки радиационной обстановки, использованием в практической деятельности информационных ресурсов, формированием прогнозов развития обстановки в условиях радиационной опасности.

В соответствии с определением [1] «радиационная безопасность населе
ния» – это состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей 
от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения. В последние годы количество научных публикаций и материалов в средствах массовой информации на тему обеспечения радиационной безопасности заметно 
возросло, что подтверждает актуальность дальнейших исследований и свиде

тельствует о высоком уровне интереса различных категорий населения. Возникающие радиационные инциденты, как правило, вызывают интенсивную 
реакцию общественности, могут даже становиться потенциальными предпосылками для преступного распространения негативной информации, содержащей недостоверные оценки защищенности населения, экологической обстановки и степени информированности со стороны официальных лиц. При этом 
специалисты часто отмечают недостаточный уровень осведомленности населения и должностных лиц в области обеспечения радиационной безопасности. 
Распространился даже такой термин, как «радиофобия», применение которого
в большинстве случаев обусловлено именно недостатком у людей знаний об 
особенностях ионизирующего излучения. 

Первая глава учебного пособия посвящена истории исследования радио
активности, описанию единиц и методов измерения, а также описанию источников радиационной опасности. Человечество в своем историческом развитии 
всегда подвергалось воздействию ионизирующей радиации, а естественные 
радиоактивные элементы присутствуют в тех или иных количествах абсолютно во всех природных средах и материалах. Открытие явления радиоактивности и радиоактивных элементов, сделанное французом А. Беккерелем 
в 1896 г.
и доведенное до практического использования работами 

П. и М. Кюри, Э. Резерфорда, М. Бора, В.И. Вернадского, В.Г. Хлопина, 
Г. Сиборга, И.В. Курчатова, многими поколениями исследователей научных 
центров, высших учебных заведений и школ, является одним из величайших 
событий в истории цивилизации.

Радиационной безопасности и предупреждению рисков, обусловленных 

возможными радиационными инцидентами, традиционно уделяется большое 
внимание, что находит свое отражение в приоритетных направлениях государственной политики. Большой вклад в развитие научных основ в области 
обеспечения радиационной безопасности в России внесли В.А. Акимов, 
С.В. Горбунов, Г.И. Сысоева, А.Э. Конторович, А.А. Саркисов, Н.П. Лаверов, 
В.М. Котляков и другие ученые.

Информационно-поисковая система Федерального института промыш
ленной собственности (ФИПС) обеспечивает доступ к российским патентным 
документам и позволяет сделать вывод о наличии значительного количества 
российских разработок и изобретений в исследуемой области, что является показателем проводимой научной работы в стране. Международная патентная 
база доступна с использованием российского сегмента Интернет-сервиса Европейского патентного ведомства, который располагается на сервере Роспатента и включает источники патентной информации из более чем 

90 стран мира. По основным ключевым словам, таким как «method», «gamma», 
«detect», «nuclear», «radiation», в различных вариациях, с использованием 
функций интеллектуального и расширенного поиска можно найти тысячи
международных патентных документов. В учебном пособии рассмотрены вопросы практической применимости изобретений в составе комплексных систем обеспечения безопасности жизнедеятельности населения [3]. 

В российских цитируемых изданиях имеется значительное количество 

научных публикаций, направленных на развитие и внедрение способов радиационного контроля. В рамках развития данного направления наибольший интерес представляют работы таких ученых, как В.П. Ярына, В.А. Берлянд, 
И.А. Пушкин, В.А. Пашинин, Н.П. Валуев, Н.В. Никоненков, И.Ю. Сергеев.
В учебном пособии описываются способы выявления источников ионизирующего излучения в потоке движущегося транспорта, на специализированных 
контрольно-пропускных пунктах, а также при проведении динамического радиационного контроля территории с использованием автомобильного, воздушного и водного транспорта с установленным высокочувствительным дозиметрическим оборудованием. 

Анализ (с применением средств поисково-аналитической системы Выс
шей аттестационной комиссии при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации) более чем 200 открытых опубликованных 
за последнее десятилетие российских диссертационных исследований по тематикам, связанным с радиоэкологией и мониторингом радиационной обстановки, показывает, что присвоение ученых степеней осуществляется по самым 
разнообразным научным специальностям, а содержание диссертаций представляет собой научные достижения в области математики, физики, радиоэлектроники, медицины, зоологии, экологии, строительства, психологии 
и других наук. В области совершенствования радиационной безопасности выделяются свежие диссертационные исследования таких ученых, как П.А. Блохин (ФГБУН «Институт проблем безопасного развития атомной энергетики 
Российской академии наук», 2019 г.), А.Е. Алалем Есса (ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2018 г.), 
И.А. Бочкарева (ФГБУН Институт истории и археологии Уральского отделения Российской академии наук, 2018 г.), С.Е. Охрименко (ФГАОУ ВО Первый 
Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации,
2017 г.), 

Д.Ф. Ильясов (ФГБОУ ВО «Российский экономический университет имени 
Г.В. Плеханова», 2016 г.), доступные в полном объеме через поисково-аналитическую систему Высшей аттестационной комиссии при Министерстве 

науки и высшего образования Российской Федерации. Диссертационные исследования, выполненные в специализированных организациях и учебных заведениях по направлениям функционирования промышленных ядерных реакторов, военного комплекса, противодействия терроризму или обеспечения 
безопасности в чрезвычайных ситуациях, обладают грифами секретности.

Анализ научных публикаций и открытых диссертационных исследова
ний позволяет получить представление об основных тенденциях развития способов контроля радиационной обстановки, к которым целесообразно относить:

 повышение экспрессности контроля радиационной обстановки;
 разработку научно-методического аппарата обоснования применения 

высокочувствительных дозиметрических и спектрографических систем 
для обеспечения своевременного обнаружения радиационных аномалий, 
оценки параметров радиационной обстановки и определения условий выявления радиационных источников с заданной вероятностью;

 получение аналитических решений оптимизационных задач в ком
плексных системах безопасности, включающих формулировку критериев эффективности и ограничений.

Дальнейшая разработка научных основ для совершенствования систем 

и средств обеспечения радиационной безопасности на сегодняшний день является областью научного интереса, обладающей высоким потенциалом 
к практической реализации, исходя из необходимости разрешения имеющихся 
противоречий и задач, связанных с оптимизацией комплексных систем безопасности.

Радиоактивное заражение местности может возникать при взрыве ядер
ного боеприпаса, аварии на радиационно-опасном объекте, обращении 
с радиоактивными отходами, проявлениях ядерного терроризма или наличии
природных аномалий. Целью оценки радиационной обстановки является определение перечня наиболее целесообразных действий по защите населения, работников и личного состава формирований, находящихся в условиях радиоактивного загрязнения местности. Учебное пособие позволяет изучить научные
методики по оценке радиационной обстановки. Применение научно-методического аппарата позволяет обосновать мероприятия по радиационной защите 
работников, личного состава и населения. 

Оценка радиационной обстановки может производиться путем ее про
гнозирования или на основе фактических данных (по данным разведки). Помимо описания научно-методического аппарата для оценки размеров зон ра

диоактивного загрязнения местности, мощности доз облучения, радиационных потерь, времени начала входа в зоны заражения, опасности источника 
ионизирующего излучения, в учебном пособии представлены компьютерные 
программы для проведения автоматизированных расчетов. Компьютерные 
программы разработаны на основе известных научных методик. Показан даже 
вариант разработки новой компьютерной расчетной программы. На основании 
данного примера в рамках научных кружков обучающихся можно организовать деятельность по разработке собственных компьютерных программ.

По результатам изучения материалов учебного пособия обучающимся 

предлагается выполнить два практических задания с использованием расчетных компьютерных программ. В приложениях к учебному пособию представлены методические указания по выполнению практических заданий и более 
100 вариантов заданий к ним.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Дозиметрический контроль – комплекс организационных и техниче
ских мероприятий по определению доз облучения людей с целью количественной оценки эффекта воздействия на них ионизирующих излучений.

Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая кос
мическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественно 
распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых 
продуктах и организме человека.

Зона наблюдения – территория за пределами санитарно-защитной 

зоны, на которой проводится радиационный контроль.

Зона радиоактивного загрязнения – территория или акватория, в пре
делах которой имеется радиоактивное загрязнение.

Ионизирующее излучение – излучение, которое создается при радио
активном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц 
в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.

Радиационная авария – авария на радиационно-опасном объекте, при
водящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации 
данного объекта границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации.

Радиационная безопасность населения – состояние защищенности 

настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Радиационно-опасный объект – объект, на котором хранят, перераба
тывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества, при аварии на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей природной среды.

Радиационный контроль – контроль за соблюдением норм радиацион
ной безопасности и основных санитарных правил работы с радиоактивными 
веществами и иными источниками ионизирующего излучения, а также получение информации об уровнях облучения людей и о радиационной обстановке 
на объекте и в окружающей среде.

Радиоактивное загрязнение – загрязнение земли, атмосферы, воды 

либо продовольствия, пищевого сырья, кормов и различных предметов радио

активными веществами в количествах, превышающих уровень, установленный нормами радиационной безопасности и правилами работы с радиоактивными веществами.

Радиометрический контроль – комплекс организационных и техниче
ских мероприятий по определению интенсивности ионизирующего излучения 
радиоактивных веществ, содержащихся в окружающей среде, или степени радиоактивного загрязнения людей, техники, сельскохозяйственных животных 
и растений, а также элементов окружающей природной среды.

Режим радиационной защиты – порядок действий населения и приме
нения средств и способов защиты в зоне радиоактивного загрязнения с целью 
уменьшения воздействия ионизирующего излучения на людей.

Санитарно-защитная зона – территория вокруг источника ионизирую
щего излучения, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной 
эксплуатации данного источника может превысить установленный предел 
дозы облучения для населения. В санитарно-защитной зоне запрещается постоянное и временное проживание людей, вводится режим ограничения хозяйственной деятельности и проводится радиационный контроль.

Техногенно-измененный радиационный фон – естественный радиа
ционный фон, измененный в результате деятельности человека.

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ О РАДИАЦИИ

И ИСТОЧНИКАХ РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ

1.1. История открытия и исследования радиоактивности
В 1886 г. французский исследователь Анри Беккерель (рисунок 1), изу
чая явление люминесценции под воздействием солнечного света, обнаружил 
засвечивание фоточувствительного материала веществом, в состав которого 
входили соли урана. Солнечный свет в момент проведения эксперимента 
был закрыт тучами и ученый заподозрил что-то неладное. Последовал ряд повторных экспериментов, которые подтвердили, что засвечивание фотопластинок происходит во всех случаях, когда используются соли урана, и это засвечивание происходит даже через светонепроницаемую бумагу.

Рисунок 1 – Антуан Анри Беккерель

На заседании Парижской академии наук 24 февраля 1896 г. А. Беккерель 

впервые сделал доклад об открытии. А. Беккерель отмечал, что «излучение радиоактивных веществ производит различные химические действия: оно 
влияет на вещества, применяемые в фотографии, окрашивает стекло в фиолетовый или коричневый цвета, а щелочные соли – в желтый, фиолетовый, голубой или зеленый цвета. Под его воздействием парафин, целлулоид, бумага 
желтеют, белый фосфор превращается в красный. В воздухе близ активных тел 
образуется озон. Не только газы, но и жидкие диэлектрики (нефть, жидкий 
воздух) и твердые изоляторы (парафин) ионизируются при прохождении излучения и сохраняют свои проводящие свойства несколько мгновений после 
прекращения действия излучения».

Он пишет, что «наблюдал также различные физиологические действия 

лучей. Они действуют на эпидерму и глубоко поражают кожу подобно