Техногенные аварии
В большинстве случаев техногенные аварии связаны с неконтролируемым, самопроизвольным выходом в окружающее пространство вещества и/или энергии.
Самопроизвольное высвобождение энергии приводит к промышленным взрывам, а вещества − к взрывам, пожарам и химическому загрязнению окружающей среды.
Промышленные взрывы
Взрыв − процесс быстрого неуправляемого физического или химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу.
К поражающим факторам взрыва относятся:
* ударная волна, давление во фронте которой превышает допустимое значение;
* пламя и пожары;
* обрушение оборудования, коммуникаций, конструкций зданий и сооружений и их осколки;
* выход из поврежденных аппаратов содержащихся в них вредных веществ и присутствие их в воздухе в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.
Основными параметрами ударной волны, характеризующими ее разрушающее и поражающее действие, являются продолжительность действия волны, избыточное давление во фронте ударной волны.
При химических взрывах взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде (часто в воздухе). Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ (ВВ).
При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно − восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии.
Физический взрыв чаще всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии сжатых газов из замкнутых объемов машин и аппаратов.
Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара.
Параметрами, определяющими мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения.
Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов.
Для парогазовых сред энергию взрыва определяют:
* по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом;
* конденсированных ВВ − по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения);
при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями − по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.
В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов:
* свободный воздушный;
* наземный;
* взрыв в непосредственной близости от объекта;
* взрыв внутри объекта (производственного сооружения).
При воздушном взрыве ударная сферическая волна достигает земной поверхности и отражается от нее.
На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронт отраженной волны сливается с фронтом падающей, вследствие чего образуется головная волна с вертикальным фронтом, распространяющаяся от эпицентра вдоль земной поверхности.
Характер воздушной ударной волны при наземном взрыве (за пределами воронки) соответствует дальней зоне воздушного взрыва.
Таким образом, как при воздушном, так и при наземном взрывах обычно рассматривают воздушную ударную волну, распространяющуюся от эпицентра с вертикальным фронтом.
При подходе ударной волны к преграде она отражается и происходит торможение масс движущегося воздуха, что приводит к повышению избыточного давления в 2...8 раз.
После начального взаимодействия с преградой (препятствием) ударная волна начинает его обтекать и под действие давления уже попадают боковые и тыльные поверхности преграды.
Она как бы оказывается в сжатом состоянии со всех сторон, однако наибольшее давление оказывается на фронтальную часть препятствия.
Ударная волна при воздействии на объект может сдвинуть, опрокинуть или разрушить объект, а также вызвать ударные инерционные перегрузки малых по размеру предметов.
Таблица − Предельные значения давления в ударной волне для различных степеней разрушения
Степень разрушения
Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий
100
50%-ное разрушение зданий
53
Среднее повреждение зданий (без разрушения)
28
Умеренные повреждения (внутренних перегородок, рам, дверей)
12
Порог разрушения конструктивных элементов зданий
5
Разбито более 10% остекления
3
При воздействии ударной волны на незащищенного человека наблюдается прямое (непосредственное) и косвенное воздействие. Прямое действие оказывает избыточное давление во фронте ударной волны.
В результате мгновенного повышения давления и сжатия человека со всех сторон, организм человека испытывает резкий удар.
Прямым действием обладает также и давление скоростного напора, способное отбросить человека и причинить травмы.
Косвенное поражающее действие вызывают обломки разрушенных зданий, сооружений, осколки стекол и т.п.
Таблица − Характер поражения людей в зависимости от избыточного давления в ударной волне
Характер поражения
Избыточное давление, кПа
Ушибы, вывихи, общая контузия
20 - 30
Контузия, повреждения органов слуха, кровотечения
30 - 50
Переломы, сильные кровотечения
50 - 80
Крайне тяжелые травмы
80 и более
Категорирование технологических объектов по взрывоопасности производится по значениям показателей Qв и W.
Относительный потенциал взрывоопасности технологического блока (оборудования) Qв = (16,534)-1 Е 1/3.
Энергетический эквивалент взрыва тротила W = Е/4520 кг, где Е − полная энергия взрыва.
По этим показателям технологические объекты подразделяются на три категории .
Категория взрывоопасности
Qв
W, кг
I
>37
>5000
II
27…37
2000…5000
III
<27
<2000
В зависимости от категории взрывоопасности действующими нормами устанавливаются определенные ограничения и назначаются мероприятия для обеспечения взрывобезопасности.
Взрыв внутри объекта характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри.
При взрыве смеси внутри объекта, заполненного частично, на последствия взрыва будет влиять местоположение взрывоопасного облака.
В общем случае последствия взрывов внутри помещения во многом будут определяться максимально возможным избыточным давлением взрыва ∆р, расчет которого возможно производить по следующему соотношению
Рассмотрим некоторые особенности взрывов.
Взрывы систем повышенного давления сопровождаются разлетом осколков.
На сообщение осколкам кинетической энергии тратится до 60 % энергии расширения газов, а 40 % − на формирование ударной волны.
При взрывах большая часть осколков (до 80 %) разлетается на расстояние 200 м, меньшая (20 %) − на расстояния до 1000 м, отдельные осколки могут разлетаться на расстояния до 3 км.
За безопасное расстояние для людей можно принимать величину, превышающую 1000 м.
Большие газовые облака могут образовываться при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и т. д.
Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра.
Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер.
Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом.
При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается.
В этом случае при воспламенении газо− или паровоздушной смеси от места инициирования будет распространяться «волна горения».
Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой скоростью, то в волне горения давление не повышается.
В таком процессе наблюдается только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени.
Медленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожара на промышленном объекте.
При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве определяющим будет скоростной напор во фронте пламени.
Для пламени предельных углеводородов скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа.
Для защиты оборудования и уменьшения последствий взрывов используют повышенной прочности аппараты и технологические блоки, взрывоподавление и взрыворазгрузку.
Повышенной прочности аппараты и технологические блоки применяют для того, чтобы они выдерживали максимальное избыточное давление взрыва. Этот метод очень дорог, поэтому его используют в исключительных случаях, в основном для аппаратов и блоков незначительного объема.
Взрывоподавление включает в себя быстродействующий датчик раннего обнаружения взрыва и быстрое введение в защищаемый аппарат ингибитора (взрывоподавляющего состава), приостанавливающего дальнейший процесс развития взрыва.
Взрыворазгрузку осуществляют путем устройства взрывных клапанов, мембран, легкосбрасываемых конструкций, которые вскрываются при повышении определенного давления и сбрасывают избыточные газы в атмосферу.
В качестве легкосбрасываемых конструкций используют остекление окон и фонарей, конструкции покрытия.
Площадь легкосбрасываемых конструкций должна составлять не менее 0,05 м2 на 1 м3 объёма помещения категории А и не менее 0,03 м2 помещения категории Б.
Пожары на промышленных объектах
Под пожаром понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.
Причины возникновения пожаров на промышленных объектах можно разделить на две группы:
* первая − нарушение противопожарного режима или неосторожное обращение с огнем;
* вторая − нарушение мер пожарной безопасности при проектировании и строительстве зданий.
Пожары могут быть следствием взрывов в помещениях или производственных аппаратах при утечках и аварийных выбросах пожаровзрывоопасных сред в объемы производственных помещений.
Пожар в конечном счете сводится к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительной среды).
Для возникновения пожара необходимо наличие трех компонентов: горючего вещества, кислорода (или иного окислителя) и первоначального источника теплоты с энергией, достаточной для начала реакции горения.
Горючее и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом.
Большинство пожаров связано с горением твердых веществ, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, в большом количестве используемых в современном промышленном производстве.
Образование пламени связано с газообразным состоянием вещества, поэтому горение жидких и твердых веществ, сопровождающееся возникновением пламени, предполагает их предварительный переход в газообразную фазу.
В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности, в то время как при горении почти всех твердых веществ образование продуктов, способных улетучиваться с поверхности материала и попадать в область пламени, происходит путем химического разложения или пиролиза.
Известно, что после воспламенения процесс горения твердого горючего материала происходит сравнительно медленно, тепловая энергия выделяется постепенно, причем скорость горения зависит от площади его наружной поверхности, контактирующей с кислородом воздуха.
Тот же горючий материал, но измельченный до порошкообразного состояния и распыленный в воздухе, воспламеняется сразу с выделением большого количества тепловой энергии.
При пожарах существует несколько видов опасных факторов.
Первый из них − это повышенные температуры в зоне горения.
Они могут привести к тепловым ожогам поверхности кожи и внутренних органов людей, а также вызвать потерю несущей способности строительных конструкций зданий и сооружений.
Вторым фактором является поступление в воздух рабочей зоны значительного количества вредных продуктов сгорания, в большинстве случаев приводящее к острым отравлениям людей.
Процесс горения сопровождается выделением большого количества дыма.
Дым уменьшает видимость, тем самым он может задержать эвакуацию людей, находящихся в помещении, что также может привести к воздействию на них продуктов сгорания.
При этих обстоятельствах люди могут быть поражены вредными составляющими дыма, даже находясь в местах, удаленных от очага пожара.
Кроме того, за счет выгорания кислорода в рабочей зоне может понижаться концентрация кислорода в воздухе, что также негативно сказывается на процессах жизнедеятельности людей.
В большинстве случаев пожары возникают в каком − либо одном месте, после чего пламя по горючим материалам и конструкциям зданий распространяется на соседние объекты и помещения.
После образования в помещении первичного очага возгорания процесс развития пожара может пойти по одному из следующих сценариев: загоревшийся предмет сгорит полностью, и пожар прекратится, не распространившись на другие изделия из горючих материалов.
Это имеет место, в частности, при условии, если первый загоревшийся предмет находится в изолированном положении, а теплового потока от зоны горения к соседним предметам недостаточно для их воспламенения.
Процесс горения может также прекратиться или существенным образом замедлиться по мере выгорания кислорода.
Этот сценарий может быть реализован при плохой вентиляции помещения.
При достаточном количестве горючего материала и притока свежего воздуха пожар может вырасти до размеров полного охвата пламенем всего помещения.
Ориентировочно условием охвата пламенем всего помещения можно считать наличие в помещении плотности теплового потока, превышающего 20 кВт/м2.
Причем, источниками лучистого теплового потока могут быть как сам факел горящего материала, так и раскаленные поверхности верхних частей помещения, пламя, охватившие потолок и раскаленные продукты сгорания, скопившиеся под потолком.
Кроме того, на процесс и скорость полного охвата помещения пламенем могут оказывать влияние и другие факторы, например, термопластики могут плавиться и течь, создавая очаги горения жидких продуктов и способствуя распространению пламени на другие предметы. После наступления полного охвата помещения пламенем внешние поверхности возгораемых предметов в помещении, где возник пожар, будут охвачены огнем, интенсивность тепловыделений будет нарастать до максимума.
В этот момент температуры внутри помещения могут достигать температур порядка 1100...1200 °С.
Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняющихся летучих продуктов не начнет уменьшаться в результате истощения горючих веществ или за счет выгорания кислорода.
В этот период за счет повышенных термических нагрузок могут происходить обрушения элементов здания.
Начало разрушения отдельных конструкций здания, как правило, является началом переброски пожара в соседние пространства путем проникновения в них пламени или мощных тепловых потоков.
Разрушение элементов здания (в первую очередь остекления) приводит к разгерметизации помещения и интенсивному проникновению к зоне горения свежих порций воздуха.
На этом этапе часть горючих газов будет сгорать снаружи помещения в пламени, вырывающемся из окон.
Дальнейшее распространение пожара на соседние здания происходит посредством теплопередачи излучением сначала от оконных проемов, затем и от всей поверхности горящего здания.
Пожарная обстановка, ее динамика зависят от следующих факторов:
* пожаровзрывоопасных свойств используемых на объекте веществ и материалов;
* импульса воспламенения материалов;
* огнестойкости зданий, конструкций и их элементов;
* пожарной опасности производств;
* плотности городской (заводской) застройки;
* метеоусловий, в частности, от силы и направления ветра.
Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется следующими показателями, характеризующими предельные условия возникновения горения и максимальную опасность, создаваемую при возникшем горении.
Для газовоздушных смесей:
* нижний (НКПВ) и верхний (ВКПВ) концентрационные пределы воспламенения − температуры жидкостей, при которых давление насыщенных паров создает концентрацию паров, соответствующую нижнему и верхнему концентрационному пределу распространения пламени;
* нормальная скорость распространения пламени (UH, м/с − скорость перемещения фронта пламени по нормали к его поверхности);
* температура самовоспламенения (tс, °С − минимальная критическая температура, при которой возможно самопроизвольное возникновение пламенного горения);
* минимальная энергия зажигания (МЭЗ, Дж − наименьшая энергия искры электрического разряда, достаточная для зажигания стехиометрической смеси данного горючего вещества с воздухом);
* максимальное давление взрыва (рmах, кПа − максимальное давление, развиваемое при воспламенении стехиометрической смеси данного горючего вещества).
Для жидкостей и твердых тел дополнительно вводятся:
* температура вспышки (tвсп, °C − минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания);
* температура воспламенения (tв, °С − минимальная температура вещества, при которой происходит загорание вещества от источника воспламенения);
* температура возгорания (tсв − самая низкая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции при отсутствии источника зажигания, заканчивающееся пламенным горением).
Для строительных материалов дополнительно вводится понятие горючести, а для строительных конструкций понятие предела огнестойкости.
Огнестойкость - это способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.
Время в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до
момента, при котором она теряет способность сохранять несущие или ограждающие функции, называется пределом огнестойкости.
Степень огнестойкости всего здания определяется огнестойкостью его отдельных конструкций (несущие элементы здания, наружные стены,: перекрытия и т. д.).
СНиП 21−01−97* регламентирует классификацию зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности.
Согласно НПБ 105−03 предусматривается категорирование промышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности.
Категории помещений и зданий, определяемые в соответствии с данными, приведенными в таблице 12.1.4, применяются для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных зданий и сооружений в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования и т. д.
Категории помещений определяются путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).
Категория самого здания определяется согласно следующим рекомендациям:
* здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % всех помещений или 200 м2. В случае оборудования помещений установками автоматического пожаротушения допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А менее 25 % (но не более 1000 м2);
* к категории Б относятся здания и сооружения, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения;
Таблица − Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Категория помещения
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А
взрывопожароопасная
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б
Взрывопожароопасная
Горючие пыли и волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4
Пожароопасная
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категории А и Б
Г
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
* здание относится к категории В, если оно не относится к категориям А или Б и суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. В случае оборудования помещений категорий А, Б и В установками автоматического пожаротушения допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В не превышает 25 % (но не более 3500 м2) суммарной площади всех размещенных в нем помещений;
* если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений, то здание относится к категории Г. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2), а помещения категорий А, Б, В и Г оборудуются установками автоматического пожаротушения;
* здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д.
На объектах категорий В, Г и Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, а образование сплошных пожаров − от плотности застройки.
Аварии с выбросом вредных веществ
На ряде предприятий для технологических целей применяют вредные, в том числе аварийно химически опасные вещества (АХОВ) (1). Например, для обеззараживания воды на водопроводных станциях широко используют хлор, на многих холодильных установках в качестве рабочего агента используется аммиак.
Хлор и аммиак используют на предприятиях пищевой, текстильной, химической и других отраслей промышленности.
В различных производствах широко применяются щелочи, кислоты и другие агрессивные и сильнодействующие вещества.
При аварийной разгерметизации емкостей, трубопроводов, оборудования, связанных с хранением, транспортировкой и применением АХОВ и иных вредных веществ, в воздухе рабочей зоны и в окружающей среде могут образовываться зоны с концентрациями токсичных веществ, превышающими предельно допустимые концентрации.
Размеры зон заражения и время существования опасных концентраций зависят от способа хранения, количества поступившего в атмосферу вещества, его химико − физических свойств, внешних геолого − климатических условий.
В зависимости от термодинамического состояния жидкости, находящейся при хранении в емкости, возможны три варианта протекания процесса при разгерметизации емкости:
* при больших перегревах жидкость может полностью переходить во взвешенное мелкодисперсное и парообразное состояние с образованием токсичных, вредных и пожаровзрывоопасных смесей;
* при низких энергетических параметрах жидкости происходит спокойный ее пролив на твердую поверхность, а испарение осуществляется путем теплоотдачи от твердой поверхности;
* промежуточный режим, когда в начальный момент происходит резкое вскипание жидкости с образованием мелкодисперсной фракции, а затем наступает режим свободного испарения с относительно низкими скоростями.
Для определения размеров зон воздействия необходимо вначале спрогнозировать, какое количество жидкости или газа поступит в окружающую среду при том или ином виде аварии.
На втором этапе расчета необходимо с учетом рельефа местности, климатических условий, планировки площадки рассчитать процессы растекания и испарения жидкости, а также рассеивание паров пролитой жидкости. Результатом такого расчета должны быть нанесенные на ситуационный план поля концентраций паров поступившего в атмосферу вещества.
На плане местности отмечают также динамику процесса рассеивания паров, прогнозируют изменение концентрации в различных точках местности по времени.
При проливах АХОВ внешние границы зоны заражения определяют по ингаляционной токсодозе.
Таблица − Ориентировочные значения глубины (км) распространения некоторых АХОВ в условиях городской застройки при инверсии и скорости ветра 1 м/с
Масса АХОВ, т
Аммиак
Хлор
Синильная кислота
5
0,5/0,1
4/0,9
24/1,8
25
1,33/0,4
11,5/2,5
7,1/5,5
50
2,1/0,6
18/3,8
12/9
100
3,4/1,0
30/6,3
18/14
Примечание. В числителе указано расстояние поражающей, а в знаменателе смертельной концентрации.
Ширина зоны химического заражения приближенно может быть определена по степени вертикальной устойчивости атмосферы и по колебаниям направления ветра:
* при инверсии (3) принимается 0,03 глубины зоны;
* при изотермии (2) принимается 0,15 глубины зоны;
* при конверсии (4) принимается 0,8 глубины зоны;
* при устойчивом ветре (колебания не более шести градусов) −0,2 глубины зоны;
* при неустойчивом ветре − 0,8 глубины зоны.
При этом к ширине добавляются линейные размеры места разлива АХОВ.
Ряд веществ в промышленных условиях хранится и используется при низких температурах (криогенных температурах) в жидком состоянии.
Наиболее часто встречаются: жидкий кислород и азот, жидкий водород, гелий и т. д.
Эти вещества в общепринятом понимании нельзя назвать ядовитыми или токсичными, но поступление их в атмосферу в большом количестве может вызвать вытеснение из нее кислорода, что также создаст определенных размеров опасную зону.
Кроме того, некоторые из этих веществ являются окислителями или пожаровзрывоопасными веществами, низкие температуры этих веществ могут привести к дополнительным опасным факторам, таким как потенциальная опасность ожогов поверхности тела и внутренних органов у людей, а также к потере несущей способности силовых элементов зданий, машин и механизмов за счет хладоломкости.
Основной особенностью хранения и использования криопродуктов является необходимость осуществления постоянного дренажа паров этих продуктов в окружающую среду.
При дренаже криопродуктов в окрестностях места выброса образуются опасные низкотемпературные и концентрационные зоны, линейные размеры которых зависят от вида продукта, скорости истечения, температуры, метеорологических условий, способа сброса, типа сбросного устройства.
Используемые в настоящее время в промышленности криопродукты можно подразделить на три типа:
* нейтральные криопродукты продукты (водород, метан);
* криопродукты − окислители (кислород);
* горючие криопродукты (водород, метан).
При сбросе в атмосферу каждого из трех типов криопродуктов в зоне выброса создаются свои специфические опасности.
Аварии на радиационно − опасных объектах
Радиационно опасные объекты - ядерные энергетические установки (ЯЭУ) и другие объекты экономики, при авариях и разрушениях на которых может произойти массовое радиационное поражение людей, животных и растений.
К ним относятся:
* атомные электростанции (АЭС), атомные станции теплоснабжения (АСТ), атомные энерготехнологические станции (АЭТС);
* предприятия по изготовлению ядерного топлива;
* предприятия по переработке отработанного ядерного топлива, радиоактивных отходов (РАО);
* учреждения, имеющие исследовательские ядерные реакторы и испытательные стенды;
* транспортные средства, имеющие ЯЗУ.
В настоящее время к источникам радиоактивно (заражения) внешней среды можно отнести следующие:
* урановая промышленность;
* ядерные реакторы разных типов;
* радиохимическая промышленность;
* места переработки и захоронения радиоактивных отходов;
* использование радионуклидов в народном хозяйстве;
Для выработки энергии на РОО осуществляется ядерный топливный цикл (ЯТЦ).
ЯТЦ - последовательно повторяющийся комплекс производственных процессов - от добычи ядерного топлива до удаления отходов, конечной целью которых является получение электричества или тепла на основе использования ядерной энергии.
Стадии ЯТЦ:
* добыча и переработка урановых руд;
* обогащение урана изотопом U - 235;
* изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и тепловыделяющих сборок (ТВС);
* переработка отработанного топлива с целью извлечения делящихся материалов и их повторного использования;
* обработка хранение и захоронение РАО.
В качестве ядерного топлива в ЯТЦ используется в основном радионуклид U - 235 в составе природного урана и искусственные радионуклиды - плутоний (Pu - 239) и уран (U - 233), получаемые искусственным путем в процессе ЯТЦ.
При полном делении 1 кг U - 235 выделяется энергия, эквивалентная энергии, получаемой при сжигании 3 тыс. т угля.
Основным элементом ЯТЦ является атомная электростанция, на ядерном реакторе которой протекают важнейшие энергетические процессы.
Развитие ядерной энерготехнологии имеет общепромышленную тенденцию роста единичных мощностей производства, емкостей технологических установок, усложнения единичных объектов производства. Это способствует увеличению риска возникновения аварийных ситуаций.
Следует отметить, что в последнее время повысился уровень безопасности АЭС и исследовательских ядерных установок, имеется положительная тенденция к снижению количества нарушений в их работе.
Уровень эксплуатации АЭС России, если оценивать его по количеству нарушений на один энергоблок, находится на среднемировом уровне.
В то же время складывается неблагоприятная ситуация в области обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) на АЭС. На площадках АЭС ОЯТ накопилось сверх количеств, определенных проектами, что вызвано его не вывозом с АЭС.
Имеется тенденция к накоплению ОЯТ в хранилищах, расположенных на территории научно-исследовательских ядерных центров.
Требует скорейшего решения вывоз отработанного ядерного топлива из плавучих хранилищ Российского транспортного предприятия "Атомфлот".
Серьезную озабоченность вызывает положение дел с выведенными из эксплуатации атомными подводными лодками ВМФ России и их утилизация.
Остро стоит вопрос транспортирования ядерных материалов и изделий на их основе, особенно транзитных перевозок через территорию России.
Возможных причин возникновения повышенной радиационной опасности указанных выше объектов может быть названо достаточно много.
Они обычно связываются с нарушениями технологических режимов, невыполнением тех или иных нормативов и т.п.
К числу основных причин радиационного риска объектов ядерного топливного цикла относят:
* неправильное хранение высокоактивных ядерных отходов;
* катастрофические аварии, в основном, ядерных реакторов;
* низко активные радиоактивные выбросы при нормальной эксплуатации объектов (главным образом ядерных реакторов);
* вероятные аварии на заводах по переработке облученного топлива;
* нарушение технологической дисциплины.
Этот перечень можно существенно расширить.
Для оценки ядерных инцидентов МАГАТЭ разработана шкала ядерных событий - шкала INES. Этой шкалой предусмотрено выделение 8 классов (с 7 класса - глобальная до 0 класса - инцидент).
Критерием для деления на классы является выброс за пределы объекта изотопов йода - 131.
В соответствии с отечественной классификацией выделяют аварии проектные (ход их определен на стадии проектирования и на объекте имеются системы защиты) и запроектные - имеют радиационные последствия для окружающей среды.
При запроектной аварии на атомной электростанции на ранней стадии аварии (до 10 суток с момента аварии) выделяют следующие зоны:
* зона слабого загрязнения;
* зона умеренного загрязнения;
* зона сильного загрязнения;
* зона опасного загрязнения;
* зона чрезвычайно опасного загрязнения.
На поздней стадии аварии выделяют:
* зону отчуждения;
* зону отселения;
* зону ограниченного проживания;
* зону радиационного контроля.
В целях повышения устойчивости радиационно опасных объектов необходимо осуществлять комплекс инженерно-технических и организационных мероприятий, включающий:
* обеспечение производственного персонала защитными сооружениями;
* обеспечение производственного персонала средствами индивидуальной защиты;
* защита водоисточников, систем водоснабжения от радиоактивных веществ, обеспечение информацией о возможных зонах загрязнения;
* обеспечение постоянного контроля за радиационной обстановкой на территории объектов и в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения;
* подготовка к санобработке производственного персонала;
* обучение персонала способам действий при возникновении (угрозе возникновения) аварии с выбросом (утечкой) радиоактивных веществ;
* регулярный медицинский контроль и соблюдение санитарно-гигиенического режима на объектах и в близлежащих жилых районах;
* установление оптимальных расстояний между потенциально опасными элементами радиационно опасных объектов;
* запрещение взрывных работ вблизи объекта;
* защита систем безопасности от разрушения при запроектных авариях.
Должен быть предусмотрен особый комплекс мероприятий по защите населения от радиационного воздействия.
Специальные меры по защите персонала и населения включают /4/:
* создание автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО);
* создание локальной системы оповещения персонала и заселения в 30-километровой зоне;
* первоначальное строительство и готовность защитных сооружений в радиусе 30 км вокруг АЭС, а также использование подвальных и других легкогерметизируемых помещений;
* определение перечня населенных пунктов и численности проживающего в них населения, подлежащего защите на месте или эвакуации (отселению) из зон возможного опасного радиоактивного загрязнения;
* исключение внутреннего облучения (обеззараживание продуктов питания и воды, защита продовольствия и др.);
* исключение внешнего облучения (устранение вторичного переноса радиоактивных веществ, удаление людей от источников излучений, проведение дезактивации территорий и др.);
* наличие запасов медикаментов для модификации биологических процессов (препаратов стабильного йода), средств индивидуальной защиты и других средств, необходимых для защиты населения и его жизнеобеспечения;
* разработку оптимальных режимов поведения населения и подготовку его к действиям во время аварий;
* создание на АЭС специальных формирований;
* прогнозирование радиационной обстановки;
* организацию радиационной разведки;
* периодическое проведение учений на АЭС.