 |
Прогнозирование объемов и сроков выполнения инженерно-технических мероприятий по консервации радиоактивно загрязненных участков леса при аварии на АЭС
|
|
|
|
Анализ радиационной обстановки при аварии на ЧАЭС показал, что на участках леса, оказавшихся на пути движения радиоактивного облака, уровни радиоактивного загрязнения в 1,5–2 раза больше, чем на открытой местности, и изменяются от 50 мР/ч до 1600 мР/ч. Основной причиной этого является задерживающая способность листьев и особенно хвои, имеющих большую поверхность соприкосновения с радиоактивным облаком.
Воздействие радиоактивных частиц стронция – 90 и цезия – 157 на листья и хвою деревьев вызывает отмирание хвои и листьев, а кроны деревьев становятся источниками вторичного загрязнения при сильном ветре или возникновении загораний.
Известны следующие основные способы консервации радиоактивно загрязненных участков леса:
1. Гидронамыв грунта с "засыпкой" спиленного леса.
2. Сжигание в специальных печах древесины с тонкой очисткой дымового аэрозоля.
3. Искусственное (быстрое) гниение древесины.
4. Засыпка спиленных (поваленных) стволов и веток сухим грунтом.
Исследования и опыт консервации "рыжего леса" в зоне аварии на ЧАЭС показал, что наиболее рациональным является засыпка спиленных деревьев, веток и подстилки сухим грунтом. При этом выполнялись следующие группы мероприятий или виды работ:
1. Радиационная разведка и первичная подсыпка сухого и чистого песка между деревьями слоем 0,3 – 0,5 м с целью снижения уровня радиоактивного фона в 5 – 7 раз и обеспечения безопасности работы людей.
2. Спиливание (валка) деревьев, очистка сучьев и уплотнение завала гусеницами ИМР и бульдозера.
3. Засыпка уплотненного "завала" слоем фунта толщиной 0,5-0,7 м.
4. Подсыпка на поверхности образовавшейся насыпи растительного грунта, посев травы или посадка кустарников.
|
|
|
После выполнения этих мероприятий уровень загрязнения на поверхности образовавшейся насыпи снижается более чем в 100 раз (1 метр грунта – 7 слоев половинного ослабления, а 27=128 раз).
Перед началом работ по консервации радиоактивно загрязненных участков леса производится обволование их насыпью высотой 1 –1,5 м с целью предотвращения смыва радиоактивных частиц с дождевыми и талыми водами. Насыпь возводится путем срезания грунта со стороны дорог, свободных участков и перемещения его в сторону леса. Для этого используются БАТ-М или ИМР с защищенными кабинами (К 3=80 – 100). Производительность БАТ и ИМР при обваловании участков лесного массива составляет 100–120 м3/ч.
Кроме того, участок леса разделяется противопожарными полосами шириной 3–5 м, очищенными от лесной подстилки и кустарника до минерализованного грунта. Постоянно проводится радиационная разведка (не менее 2 раз в сутки). Расстояние между противопожарными полосами принимается равным 50 – 100 м. Расчистка полос производится с использованием ИМР и БАТ-М, с защищенными кабинами с К 3=80 – 100. Производительность ИМР и БАТ-М при расчистке противопожарных полос составляет от 200 до 400 м/ч.
Площадь леса, подлежащего консервации, разделяется на рабочие участки размером по ширине 20 м и глубиной 50 м, площадью 1000 м2. На каждом таком участке расчищаются 2-3 временных проезда для прохода самосвалов с грунтом между крупными деревьями. Эти подготовительные работы выполняются ИМР и бульдозерами.
Первичная подсыпка чистого грунта производится самосвалами, а разравнивание грунта между деревьями – бульдозером с защищенной кабиной, имеющей степень ослабления излучений не менее чем в 8 – 10 раз. Объем первичной подсыпки грунта (V гp.п) на каждом рабочем участке (1000 м2) при толщине подсыпки 0,3 – 0,4 м составит 300 – 400 м3.
Количество самосвалов (N c), необходимых для выполнения первичной подсыпки грунта на рабочем участке, может быть определено по формуле:
|
|
|
 , маш.-ч,
| (3.8) |
где V гp.п – объем первичной засыпки на рабочем участке, м3;
Е с – емкость перевозимого грунта в самосвале, м3 (от 2 до 3 м3);
n р – число рейсов автосамосвала в час. При дальности возки 5 – 7км и погрузкой одним экскаватором n р может приниматься 2 – 4 рейса в час;
К и – коэффициент использования рабочего времени автомобиля, К и=0,5.
Разравнивание отсыпанного самосвалами грунта между деревьями производится бульдозером ДЗ-27. Производительность бульдозера изменяется от 40 до 60 км/ч.
Задача 1. Определить необходимое количество самосвалов (N c) с емкостью кузова 2 – 4 м3 (Е = 3 м3) и числе рейсов в час n р = 3, К и = 0,5 для первичной засыпки рабочего участка. V гp.п=300 – 400 м. Время непрерывной работы в смену 4 часа.
Решение.
По формуле 3.8:
при V rp п=300 м N c=300/(3 • 3 • 0,5) ≈ 67 машиночасов,
при V гp.п =400 м3 N c=400/(3 • 3 • 0,5) ≈ 88 машиночасов.
При времени непрерывной работы личного состава на РЗМ равной 4 часа для выполнения работ по первичной подсыпке грунта на участке 1000 м2 потребуется не менее 17 – 22 автосамосвалов.
Таблица 3.1
Характеристики леса
| № п/п | Количество деревьев на 1 га леса (К кр) | Характеристика деревьев | Диаметр, см | Средняя высота деревьев, м | Объем (V 1) одного дерева, м | ||
| густого | среднего | редкого | |||||
| крупные | >32 | 1,6 | |||||
| средние | 24-31 | 0,9 | |||||
| мелкие | 12-23 | 5-15 | 0,75 |
Спиливание (валка) крупных и средних деревьев, очистка сучьев и уплотнение "завала" производится с использованием мотопил "Дружба" и "Урал-2". Объем древесины, подлежащий спиливанию и очистке сучьев (V cп.,) зависит от густоты лесного массива, диаметра и длины деревьев.
 , м3/га,
| (3.9) |
где К кр и К ср – количество крупных и средних деревьев на 1 га леса. Зависит от степени густоты лесного массива и может приниматься по табл. 3.1;
V 1к и V 1cp – объем одного крупного и среднего дерева в м3. Может приниматься по табл. 3.1.
Задача 2. Определить объем спиливаемых крупных и средних деревьев на 1000 м2 лесного массива средней густоты.
Решение.
По таблице 3.1 для средней густоты леса:
К кр = 200 дер/га; К ср = 340 дер/га;
|
|
|
V 1кp = 1,6 м3; V 1ср =0,9 м3 ; V сп.л = 200•1,6+340•0,9 = 626 м3/га.
Рабочий участок, равный 1000 м2, составляет 0,1 га. Тогда объем спиливаемого леса на рабочем участке составит 626:0,1 = 62,6 м3.
Время, необходимое для спиливания (валки) леса, очистки сучьев и уплотнения "завала" зависят от производительности пил, их количества и эффективности использования по формуле:
 ,
| (3.10) |
где V сп.л. – объем крупных и средних деревьев на 1 га леса, м3;
Пп – производительность пилы "Дружба" может приниматься равной 6 м3/ч, пилы "Тайга" – 4 м3/ч, пилы "Урал-2" – 7,2 м3/ч.
Задача 3. Определить затраты времени на спиливание крупных и средних деревьев на площади 1 га леса средней густоты. Производительность пилы "Дружба" – 6 м3/ч; пилы "Урал -2" – 7,2м3/ч. Объем спиливаемого леса из задачи №2 равен 626 м3/га.
Решение:
часов работы пилы.
Для рабочего участка площадью 1000 м2 (0,1 га) время спиливания одной пилой составит 209x0,1 = 20,9 машиночасов. При использовании 3 – 4 пил "Дружба" и "Тайга" время спиливания крупных и средних деревьев составит около 8 часов, или двух смен, продолжительностью 4 часа каждая.
Засыпка уплотненного "завала" из спиленных деревьев и веток чистым грунтом и подсыпка растительного слоя будет осуществляться по рассмотренной ранее технологии первичной подстилки лесного массива. Учитывая, что объем грунта для засыпания уплотненного лесного "завала" примерно в 2 раза больше, чем при первичной подсыпке. Необходимое количество машиносмен работы автосамосвалов возрастет также в 2 раза и по данным задачи №1 составит от 134 до 176 машиночасов.
При работе в течение 8 часов (т.е. двух смен) потребуется от 17 до 22 автосамосвалов емкостью около 3 м3.
Учитывая изложенное и результаты оценочных задач 1 – 3, можно установить, что для выполнения работ по консервации загрязненных участков леса необходимо подготовить следующий комплекс средств механизации и численность личного состава для бесперебойной работы на каждом участке, площадью 1000 м".
2 ИМР с коэффициентом ослабления излучений не менее 200 раз.
|
|
|
2 бульдозера типа ДЗ-27 с защищенной кабиной, обеспечивающей ослабление излучений не менее чем в 10 раз.
25-35 автосамосвалов грузоподъемностью 5 – 7 т и объемом кузова 2,5-3 м3.
3 – 4 мотопилы "Дружба" и "Тайга".
2 экскаватора с ковшом, емкостью 0,5 – 1 м3 (в карьере).
2 комплекта приборов радиационной разведки.
Личный состав (на две смены) в количестве 60 – 80 человек, в том числе: бульдозеристов 4 человека, водителей 40 – 50 человек, 6 – 8 механиков на лесопильных машинах, 2 разведчика-дозиметриста.
Примечание. Увеличение количества (по сравнению с расчетами на 20-30%) ИМР, бульдозеров и других средств вызвано необходимостью обеспечения непрерывной работы при выполнении подсыпки грунта, спиливания деревьев и очистки сучьев и других работ в условиях высоких уровней РЗМ и создания резерва средств на случай выхода их из строя.
Личный состав должен иметь каски с наплечниками, рукавицы, респираторы и защитные лепестки, а также защитное сооружение для кратковременного пребывания свободного личного состава. На ЧАЭС для этого использовался бронетранспортер-разведчик.
Опыт выполнения ИТМ по консервации около 20 га "Рыжего леса", при аварии на ЧАЭС, показал, что четкая организация работы указанного комплекса сил и средств позволила провести консервационные работы по рассмотренной выше технологии в течение 2,5 месяцев. Результаты радиационной разведки уровней загрязнения на поверхности законсервированного лесного массива "Рыжий лес» показали, что в середине 1997 года уровень загрязнения, который превышал в ряде мест 1000 мР/ч, снизился до 10 – 20 мР/ч и стал близок к фону окружающей местности (15 – 20 мР/ч).
Расчеты эффективности мероприятий по подсыпке грунта, толщиной 0,7 – 1,0 м над уровнем лесного завала, показали, что уровень радиации на поверхности грунта снижается более чем в 100 раз. В расчетах принималось, что слой половинного ослабления утрамбованного грунта равен 11 – 12 см. Толщина слоя, в среднем 0,7м, эквивалентна 7 слоям половинного ослабления. Тогда К осл=27=128 раз. При этом уровень загрязнения, который до консервации лесного массива достигал на отдельных участках лесного массива 1000 мР/ч и более, не будет превышать 8 мР/ч.
|
|
|
