Санкт-Петербургский Государственный Политехнический

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический

Университет

ОПАСНЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ

И

ПРОИЗВОДСТВА

Санкт-Петербург

Год

УДК 335.58

ФБ __

Опасные технологии и производства. Учебное пособие. – СПб.: СПбГПУ. – 2010. – 120 с.

В учебном пособии рассмотрены основные опасности техносферы, определен понятийный ряд в области опасных технологий и производств, изложены процессы формирования поражающих факторов на объектах содержащих сжиженные и сжатые газы, аварийно химически опасные вещества и источники ионизирующих излучений. Даны методические основы прогнозирования масштабов разрушений и заражения при возникновении аварийных ситуаций на потенциально опасных объектах.

Пособие предназначено для студентов СПбГПУ изучающих дисциплину «Опасные технологии и производства». Материалы пособия могут быть использованы при написании рефератов и разработке расчетно-графических работ по дисциплинам «Защита в чрезвычайных ситуациях» и «Безопасность жизнедеятельности».

Табл. 38. Ил. 17. Библиография: 26 названий

Печатается по решению Ученого Совета ФКБ СПбГПУ

© Факультет комплексной безопасности Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

Содержание

Введение
1. Техносфера и ее опасности
1.1. Определение и структура техносферы
1.2. Типы аварий и их причины
1.3. Характеристика техногенных опасностей
1.4. Характеристика опасностей природно-техногенного характера
2. Основные понятия и определения в области техногенных опасностей
2.1. Понятийный ряд
2.2. Понятия, связанные с опасностью
2.3. Понятия, связанные с поражением
2.4. Понятия опасных технологий и производств
2.5. Понятия опасных событий
2.6. Понятия риска
3. Анализ риска, поражающие факторы и параметры
3.1. Общие подходы к анализу риска
3.2. Краткая характеристика поражающих факторов и поражающих параметров
3.3. Общий подход к определению вероятности поражения
4. Опасности объектов содержащих сжиженные и сжатые газы
4.1. Емкости для хранения жидкостей и газов
4.2. Диаграмма состояния однокомпонентной системы
4.3. Выбор технологии хранения и перемещения вещества в зависимости от диаграммы его состояния
4.4. Аварийные выбросы на объектах сжиженного газа
4.5. Приближенная оценка количества вещества переходящего в первичное и вторичное облака при разливе сжиженных газов и жидкостей
4.6. Опасности объектов содержащих сжатые газы
4.7. Методика оценки опасности объектов содержащих горючие и взрывчатые вещества
5. Опасности объектов содержащих токсичные вещества
5.1. Классификация опасных химических веществ
5.2. Характеристика физико-химических свойств АХОВ
5.3. Токсические свойства АХОВ
5.4 Выбросы токсичных веществ
5.5. Прогнозирование и оценка химической обстановки
5.6. Методика прогнозирования масштабов заражения при авариях и разрушениях химически опасных объектов
6. Опасности объектов содержащих источники ионизирующих излучений
6.1 Виды ионизирующего излучения
6.3. Поле ионизирующего излучения
6.4. Дозовые характеристики ионизирующих излучений
6.5. Связь активности и мощности дозы
6.6. Фоновое облучение человека
6.7. Требования к ограничению облучения
6.8. Ядерный топливный цикл
6.9. Характеристика радиационно-опасных объектов
6.10. Классификация радиационных аварий
6.11. Характеристика радиационных аварий
6.12. Методика прогнозирования радиационной обстановки при авариях на АЭС
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ

Часто причинами чрезвычайных ситуаций техногенного характера являются аварии на объектах использующих опасные технологии. К таким объектам относят, прежде всего, те на которых находятся сжиженные и сжатые газы, опасные химические вещества и источники ионизирующих излучений. В результате аварий могут возникать взрывы, пожары, токсические и радиационные поражения.

Для принятия обоснованных инженерных и управленческих решений по защите людей и материальных ценностей необходимо разбираться в процессах формирования поражающих факторов, знать характеристики опасных веществ и источников, уметь прогнозировать масштабы и последствия аварий. Все эти вопросы изложены в учебном пособии. Пособие разбито на шесть глав.

Первая глава посвящена техносфере и ее опасностям. В ней рассмотрены структура техносферы, типы аварий, характеристика основных техногенных и природно-техногенных опасностей.

Во второй главе приведен понятийный ряд в области техногенных опасностей, даны определения понятий связанных с опасными технологиями и производствами, поражениями и рисками.

В третьей главе анализируются общие подходы к анализу риска и определению вероятности поражений, дается краткая характеристика поражающих факторов и поражающих параметров.

Четвертая глава посвящена рассмотрению опасностей объектов содержащих сжиженные и сжатые газы. В ней показано, как на основе диаграммы состояния однокомпонентной системы можно выбрать технологию хранения и перемещения вещества. Разобраны процессы формирования поражающих факторов при разрушении емкостей и трубопроводов, содержащих взрывопожароопасные сжиженные и сжатые газы. Приведена одна из методик оценки обстановки при взрывах и пожарах.

В пятой главе описаны опасности объектов содержащих токсичные вещества. Проанализированы различные варианты классификации опасных химических веществ. Дано определение понятию аварийно химически опасное вещество (АХОВ). Приведены физико-химические и токсические свойства основных АХОВ, а также представлен анализ промышленных аварий с их выбросами. Рассмотрены процессы формирования первичного и вторичного облаков опасных веществ в атмосфере. Приведена методика прогнозирования масштабов заражения при авариях и разрушениях химически опасных объектов.

Шестая глава посвящена рассмотрению опасностей объектов содержащих источники ионизирующих излучений. Даны основные понятия о радиоактивности, приведены требования к ограничению облучения. Проанализированы радиационно-опасные объекты и возможные аварии на них. Кратко рассмотрен один из возможных подходов к прогнозированию радиационной обстановки при авариях на атомных станциях.

Техносфера и ее опасности

Типы аварий и их причины

Чрезвычайные ситуации (ЧС) с катастрофическими последствиями значительных масштабов нередко возникают в техносфере.

Основные типы аварий:

1. Аварии ж/д транспорта, судов, летательных аппаратов и автомобильного транспорта.

2. Аварии на магистральных трубопроводах и нефтепроводах.

3. Пожары и взрывы в зданиях, на коммуникациях, технологическом оборудовании промышленных объектов, а также в зданиях, и сооружениях жилого социально-бытового и культурного назначения

4. Аварии с выбросами АХОВ, РВ, ОБВ.

5. Внезапные обрушения производственных зданий, сооружений, пород, а также обрушение зданий и сооружений жилого и социально-культурного назначения.

6. Аварии на электроэнергетических системах, на коммунальных системах жизнеобеспечения и на очистных сооружениях.

7. Гидродинамические аварии.

Количество аварий пропорционально росту объема производственных мощностей. Наиболее показательна статистика аварий и катастроф ХХ столетия. Так из всех аварий ушедшего столетия 50% произошли в 80-90-ые годы. На последние 10 лет приходится более 50% всех погибших и около 50% всех раненых при катастрофах.

Причины аварий и катастроф:

1. Неизбежное увеличение объема производства, увеличение объема перевозок и хранения взрывоопасных, пожароопасных, опасных химических и радиоактивных веществ.

2. Введением в производство новых технологий, требующих высокой концентрации энергии и применения опасных веществ.

3. Высокая концентрация населения вблизи потенциально опасных объектов экономики, связанной с общей урбанизацией образа жизни.

К факторам повышения техногенной опасности в России относятся:

1. Стремление иностранных фирм и государств к инвестированию, в первую очередь, создания и развития вредных производств на территории РФ.

2. Старение основных фондов (прогрессирующий уровень износа основных производственных фондов).

3. Снижение производственной и технологической дисциплины, а также квалификации технического персонала.

4. Накопление отходов производства, представляющих угрозу окружающей среде. В РФ ежегодно образуется около 75 млн. т отходов, из них утилизируются лишь 50 млн. т. [2]

5. Возрастание вероятности терроризма на объектах техносферы.

Опасности могут быть техногенного и природно-техногенного характера. К опасностям техногенного характера относятся радиационные, химические, взрывные, пожарные, гидротехнические, транспортные опасности и опасности связанные с коммунальным хозяйством. К опасностям природно-техногенного характера относят наведенную сейсмичность, опускание территорий, подтопление, карстово-суффозионные провалы, техногенные геофизические поля.

Радиационная опасность

Большую опасность по тяжести поражения, масштабам и долговременности действия поражающих факторов представляют радиационно-опасные объекты. К ним относятся 30 энергоблоков на 10 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок, 12 промышленных предприятий топливного цикла. 30 исследовательских организаций, 9 атомных судов с 15 ядерными энергетическими установками, 13000 предприятий, использующих РВ, 16 региональных комбинатов по переработке и захоронению радиационно активных отходов. [3]

Большинство АЭС расположены в густонаселенной Европейской части страны, а в их 30-километровых зонах проживает более 4-х миллионов человек. Так только в Москве и Московской области в настоящее время эксплуатируется более 50-ти ядерных и исследовательских установок различного назначения.

Обостряется проблема радиационной опасности с кораблями и судами с ядерными энергетическими установками и обслуживающими их плавсредствами.

Значительную радиационную опасность представляют отходы ядерных технологий, рост которых продолжается. Всего их накоплено уже более 10 тыс. тонн с суммарной активностью свыше 4-х млрд. Кюри. В хранилищах АЭС хранится отработанное ядерное топливо с активностью в 6 раз выше, чем в работающих зонах. Увеличение объектов хранения отработавшего ядерного топлива и высокоактивных отходов ядерного производства создают серьезную угрозу возникновения крупномасштабных радиационных аварий.

Одним из узких мест в технологической цепочке ядерного производства является транспортировка ядерных материалов и РВ. Недостаточная подготовленность транспортного персонала и высокая интенсивность перевозок РВ делают весьма вероятным радиоактивное загрязнение территорий, прилегающих к транспортным коммуникациям. А эти коммуникации зачастую проходят по густонаселенным городским застройкам.

Химическая опасность

В РФ 3653 химически опасных объекта (ХОО). Наиболее распространенными аварийно химически опасными веществами (АХОВ) являются: аммиак — 50%, хлор — 35%, соляная кислота — 5%.

Ежегодно в РФ производится 2млн. т хлора, который потребляют примерно 2000 предприятий, свыше 500 тыс. т хлора ежегодно перевозится железнодорожным транспортом. Большую опасность представляют предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, которые в производстве используют 180 тыс. т молекулярного хлора, в том числе 110 тыс. т, производимого на собственных хлорных заводах. [4]

В зонах повышенной химической опасности расположены 146 городов с численностью населения более ста тысяч человек в каждом.

В Санкт-Петербурге расположено 66 ХОО. Общая площадь зон возможного заражения составляет 1200 км² с населением 3млн 600 тыс. человек. В пределах Ленинградской области расположено более 60 ХОО. Общая площадь зон возможного заражения составляет более 8 тыс. кв. км с населением 900 тыс. человек.

В целом, аварийность в химической промышленности высокая, количество аварийных выбросов составляет более 100 выбросов в год.

Взрывопожароопасность

В различных отраслях экономики РФ находится в эксплуатации около 8000 взрывоопасных и пожароопасных объектов. В Санкт-Петербурге размещено более 50 взрывопожароопасных объектов с населением в зонах риска около 100 тыс. человек. В Ленинградской области находится более 200 взрывопожароопасных объектов с населением в зонах риска около 50 тыс. человек.

В РФ функционируют около 300 тыс. км газопроводов, 46 тыс. км нефтепроводов. 25 тыс. км продуктопроводов. Ежегодно на них происходит до 40 тысяч аварий и неполадок. Особо стоит отметить тяжелое положение, сложившееся в отраслях связанных с транспортировкой нефти и нефтепродуктов.

Гидротехническая опасность

В настоящее время на территории страны эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов, в том числе около 60 крупных водохранилищ емкостью более 1 млрд. кубометров.[2] Разрушение плотин гидротехнических сооружений, которые находятся, как правило, в черте крупных населенных пунктов или выше их и являются объектами повышенного риска, могут привести к катастрофическим затоплениям обширных территорий, населенных пунктов, объектов экономики, гибели людей, длительному прекращению судоходства сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства. В зонах потенциального затопления проживают около 12 млн. человек.

Транспортная опасность

Транспорт в РФ ежегодно перевозит 3,5 млрд. т грузов (50% – железнодорожный, 39% – автомобильный, 8% – внутренний водный, 3% – морской). Ежесуточные перевозки людей превышают 100 млн. человек: по железной дороге около 47%, автотранспортом – 37%. Авиацией – 15%. речными и морскими судами – 1%. Среднегодовое число происшествий на транспорте превысило 150 тысяч. Число жертв составляет от 20 до 40 тыс. человек в год, число раненых доходит до 200 тыс. человек в год. В РФ число погибших на 1 млрд. пассажиро-километров составляет: на автомобильном транспорте – 30…З5 человек, авиационном - более одного, железнодорожном - 0,02…0,03 человека. [4]

Синергетические процессы

Катастрофы часто носят синергетический характер (синергетикус означает согласованно-действующий). Суть заключается в том, что одно катастрофическое явление вызывает цепочку других. Например, землетрясение может стать причиной возникновения цунами, оползней, селей, обвалов подтопления порождают просадки лессов; нагонные ветры- затопления территорий. Еще большая опасность создается, когда в синергетический процесс втягивается техносфера. На урбанизированных территориях из-за высокой концентрации промышленных объектов практически любое стихийное бедствие способно вызвать серию техногенных катастроф — пожары, взрывы, выбросы и разливы химических веществ.

Ликвидировать синергетическую катастрофу во много раз труднее, чем природную или техногенную, поскольку действия, направленные против какой-либо одной из них, оказываются неадекватными при одновременном возникновении той и другой. Подтверждением сказанному могут служить примеры землетрясений, произошедших в Японии. Землетрясение в Набате (июнь 1964 г), продолжавшееся всего 15 сек, нанесло огромный ущерб городу. Многие здания рухнули. Почти трое суток бушевали массовые пожары в порту, где размещались нефтеперерабатывающие предприятия и хранилища нефти. Тушение их было затруднено, поскольку дороги, мосты и подземные пути к порту были разрушены. В результате огонь уничтожил не только объекты нефтехимии, но и более 300 жилых домов.

2. Основные понятия и определения в области
техногенных опасностей

Понятийный ряд

Основой любой конкретной деятельности является некоторое связанное множество понятий — понятийный ряд. Этот ряд позволяет строить образы, модели объектов и исследовать их свойства и поведение, обмениваться информацией, воспринимаемой однозначно.

В понятийный ряд, применяемый в области техногенных опасностей, можно включить пять групп понятий:

- понятия, связанные с опасностью;

- понятия, связанные с поражением;

- понятия опасных технологий и производств;

- понятия опасных событий;

- понятия риска.

Определения основных видов опасных веществ

а) воспламеняющиеся вещества – газы, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20 градусов Цельсия или ниже (воспламеняющиеся газы);

б) окисляющие вещества– вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции;

в) горючие вещества – жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления (горючие жидкости, находящиеся на товарно-сырьевых складах и базах; горючие жидкости, используемые в технологическом процессе или транспортируемые по магистральному трубопроводу);

г) взрывчатые вещества – вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов;

д) токсичные вещества – вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:

средняя смертельная доза при введении в желудок (перрорально) LD_P50 от 15 миллиграммов на килограмм до 200 миллиграммов на килограмм включительно;

средняя смертельная доза при нанесении на кожу (резорбтивно) LD_R50 от 50 миллиграммов на килограмм до 400 миллиграммов на килограмм включительно;

средняя смертельная концентрация в воздухе LC₅₀ от 0,5 миллиграмма на литр до 2 миллиграммов на литр включительно;

е) высокотоксичные вещества – вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:

средняя смертельная доза при введении в желудок (перрорально) LD_P50 не более 15 миллиграммов на килограмм;

средняя смертельная доза при нанесении на кожу (резорбтивно) LD_R50 не более 50 миллиграммов на килограмм;

средняя смертельная концентрация в воздухе LC₅₀ не более 0,5 миллиграмма на литр;

ж) вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, – вещества, характеризующиеся в водной среде следующими показателями острой токсичности:

средняя смертельная доза при ингаляционном воздействии на рыбу в течение 96 часов не более 10 миллиграммов на литр LD₅₀;

средняя концентрация яда, вызывающая определенный эффект при воздействии на дафнии в течение 48 часов LC₅₀, не более 10 миллиграммов на литр;

средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водоросли в течение 72 часов IC₅₀ не более 10 миллиграммов на литр.

Понятия опасных событий

Инцидент– отказ или повреждение технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, отклонение от режима технологического процесса, нарушение положений федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также нормативных технических документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном производственном объекте. [6]

Авария – разрушение сооружений или технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв или выброс опасных веществ. [6]

Крупная авария – такая авария промышленного предприятия, при которой или погибло не менее определенного количества людей, или пострадало не менее определенного количества людей, или материальный ущерб превысил определенную сумму, или имело место некоторое сочетание этих обстоятельств. (Маршалл [7] относит к крупным авариям те аварии, в которых погибло не менее 10 чел.).

Проектная авария – совокупность аварий, которые порождаются определенным классом инициирующих событий, и для которых обеспечение определенного уровня безопасности гарантируется предусматриваемыми в проекте промышленного предприятия системами обеспечения безопасности.

Гипотетическая авария (запроектная авария) – произвольная авария, порожденная незапрещенными законами природы, инициирующими событиями.

Катастрофа – крупная авария, внезапное бедствие, сопровождающееся гибелью людей, материальных и природных ценностей, образованием очага поражения. (К катастрофам относятся: стихийные бедствия, военные конфликты, эпидемии, крупные аварии, при которых возникают гибельные ситуации для людей).

Чрезвычайная ситуация – это ситуация, при которой на объектах и территориях нарушены нормальные условия деятельности людей, возникает угроза их жизни, здоровью, наносится ущерб имуществу, окружающей среде, хозяйственным объектам.

В Законе РФ. «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» [8] дано следующее определение: «Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей».

Понятия риска

Риск— частота реализации рассматриваемого опасного предельного состояния.

Риск опасного события (катастрофы) на субъекте — частота реализации на нем опасного события заданного вида и масштаба.

Риск поражения объекта — частота сложного опасного события, определяемая как произведение риска опасного события на субъекте на условную вероятность заданного вида и степени поражения объекта опасности

Индивидуальный риск — риск поражения человека.

Социальный риск — риск получения поражения количеством людей, не менее заданного.

Приемлемый риск— индивидуальный риск, допускаемый обществом на данном этапе культурного развития, научно - технических и экономических возможностей.

Оценка опасности объекта

Рассмотрим какой-либо отвлеченный объект и постараемся определить степень его опасности. То есть, с какой вероятностью он может стать источником опасности (создать поражающие факторы) и какой при этом может быть ущерб.

Для начала выделим на объекте опасные элементы: то есть устройства, содержащие опасные вещества и устройства, создающие экстремальные физические условия. Устройства, содержащие опасные вещества характеризуются типом вещества и его количеством. По типу их можно разделить на взрывопожароопасные вещества, вредные химические вещества, радиоактивные вещества. По объему хранящихся веществ объекты можно разделить на объекты требующие лицензирования и объекты, не требующие лицензирования. К экстремальные физическим условиям относят: высокие и низкие температуры; высокие давления и вакуум; циклические изменения давления; циклические изменения температуры; гидравлические удары.

Далееопределим, какие события могут привести к возникновению поражающих факторов. Обычно эти события объединяют в несколько групп:

- отклонения технологических параметров;

- возникновение спонтанных реакций;

- разгерметизация устройств;

- неисправности оборудования и систем обеспечения;

- ошибки человека;

- отказ системы административного управления;

- внешние события.

После этого,проанализируем каков возможный исход аварии. Исходами могут быть: выбросы опасных веществ, пожары и взрывы.

Затемопределим ущерб. Ущерб обычно делят на социальный, материальный и экологический.

Блок-схема анализа риска

До недавнего времени существовало глубокое убеждение, что разрабатываемые технические системы безопасности должны быть направлены на то, чтобы полностью исключить или, по крайней мере, локализовать наиболее опасные воздействия, вызванные так называемой «максимально возможной проектной аварией». Поэтому основное внимание было направлено на то, чтобы обезопасить персонал предприятия и население, проживающее вблизи него, именно от такого типа аварий.

Более глубокое изучение этой проблемы привело к осознанию необходимости рассматривать не только худшие случаи (т.е. крайне редкие катастрофические аварии), а также и аварии меньшего масштаба, но часто повторяющиеся, суммарный ущерб от которых может быть даже выше, чем от катастрофических аварий. Это привело к необходимости использовать понятие вероятности при оценках реализации опасных событий и возможных последствий. [9]

Вероятность аварии, объединенная с возможными последствиями, и дает величину риска. Эта величина далее может быть изучена по своей структуре или сопоставлено с другими рисками, существующими в обществе, для выработки оптимальной стратегии по обеспечению безопасности людей и охране окружающей среды.

Расчет и анализ риска является тем инструментом, при помощи которого потенциальная опасность может быть оценена количественно. Во многих случаях этот инструмент является по существу единственной возможностью исследовать сложные современные вопросы безопасности, ответ на которые не может быть получен из практического опыта, как, например, возникновение и развитие аварий с крайне малой вероятностью реализации, но с большими потенциальными последствиями.

Концептуальная основа анализа риска внешне проста. Она предполагает использование методических подходов, математического аппарата и информационной базы, позволяющих ответить на следующие вопросы:

1. Что может функционировать “неправильно” (в нерабочем режиме)?

2. Каковы причины этого?

3. Каковы возможные последствия?

4. Насколько это вероятно?

Итак, в общем случае потенциальная опасность в промышленности характеризуется, по крайней мере, двумя составляющими величинами:

- вероятностью возникновения аварии;

- величиной возможного ущерба.

В технологическом смысле анализ риска представляет собой последовательность действий, упорядоченную по следующим этапам:

1) числовая оценка риска;

2) анализ структуры риска;

3) управление риском.

Общая логическая последовательность анализа риска представлена в виде блок-схемы на рис. 3.

На первом этапе, на основании «Исходных требований...» Заказчика формулируются основные цели работы. С учетом исходной информации и имеющихся ресурсов определяется необходимая глубина анализа и строится общий алгоритм (стратегия) решения поставленной задачи.

Рис. 3. Блок-схема анализа риска.

Далее в зависимости от исходной цели проводится анализ самого объекта или в целом системы “объект - окружающая среда”. Анализируется информация по технологии, характеристикам основного оборудования, физико-химическим характеристикам веществ и материалов, системам управления и защиты, а также климатические и географические характеристики окружающей среды, ситуационный план, генплан, объекты инфраструктуры, данные о техническом персонале и населении региона. При этом следует подчеркнуть, что речь идет в первую очередь об информации непосредственно или косвенно влияющей на возникновение, варианты (сценарии) развития и последствия аварий.

Второй этап. Большинство опасностей на промышленных объектах возникает в результате плановых (организованных) или аварийных (нерегламентированных) поступлений (выбросов) в атмосферу вредных (токсичных) или взрывопожароопасных веществ, также в результате быстротечных выделений больших количеств энергии. Эти опасности имеют различную природу происхождения, механизм и специфику воздействия на человека, оборудование и природную среду, а также потенциальные масштабы распространения в окружающем пространстве. В этой связи необходимым этапом анализа является проведение идентификации опасностей на рассматриваемом объекте, прежде всего по физическому принципу.

Идентификация потенциальных опасностей позволяет перейти к составлению общего перечня возможных на объекте аварий, к их анализу и систематизации, далее к разработке характерных сценариев их возникновения и физически обоснованных вариантов развития (исходов). Следует подчеркнуть, что с учетом конкретного влияния внешних факторов каждая отдельная авария может иметь несколько различных исходов.

Третий этап. Исходные механизмы возникновения аварий и сценарии их последующего развития и воздействия на окружающее пространство весьма неравнозначны, поэтому число формальных вариантов анализа в зависимости от степени детализации может достигать нескольких тысяч. В этой связи крайне важным является обоснование вероятности (частоты) возникновения негативных событий, как фактора предварительного определения их значимости. Для определения вероятностей исходных событийиспользуются, прежде всего, соответствующие отраслевые банки статистических данных по характерным отказам и авариям. [9]

При отсутствии статистически значимой информации, особенно для “редких” событий, а также в качестве дополнительного средства проверки достоверности, определение вероятностей проводят с использованием причинно-следственных закономерностей (логики) возникновения аварийных ситуаций и развития аварий из совокупности промежуточных событий, т. е. на базе разработки соответствующих сценариев, построенных по физически обоснованному принципу: «А что будет, если...». Поскольку число таких сценариев может быть весьма значительным, а их реализация - взаимозависимой, для интегрального определения вероятности аварии на сложных объектах обычно используются специальные методики построения ‘деревьев событий” или “деревьев отказов”, а также методы “теории графов”. (Вы их будете изучать в теории надежности)

Важно подчеркнуть, что при этом появляется реальная возможность логически предопределить итоговое “редкое” событие (например, разрушение низкотемпературного изотермического хранилища для сжиженного газа) и с высокой достоверностью вычислить вероятность возникновения отказа, опираясь на конкретные технические характеристики объекта, регламент его работы, эффективность систем контроля, а также паспортные показатели надежности отдельных элементов оборудования, по которым, как правило, имеется весьма представительная статистика отказов. В логику возникновения итогового отказа в обязательном порядке включаются показатели «человеческого фактора».

Четвертый и пятый этапы являются, по сути, этапами моделирования процессов формирования поражающих факторов.

Четвертый этап. Переход от качественного описания механизмов возникновения и развития аварий на базе причинно-следственной логики к анализу количественных закономерностей физических эффектов осуществляется с использованием соответствующего комплекса математических моделей. При этом весьма важным является выделение характерных особенностей, определение интенсивностей, общих количеств и времени выброса опасных веществ или энергии в окружающее пространство, то есть достоверное описание «функции источника» негативного воздействия, причем для всего спектра нежелательных событий.

Пятый этап.На дальнейшее количественное и качественное формирование поля опасности вокруг источника (т.е. во всех направлениях полупространства) в большинстве случаев оказывают самое непосредственное влияние параметры окружающей среды, в первую очередь - скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, характеристики грунта, рельеф местности и ряд других.

Характерными примерами такого влияния могут служить:

- интенсивность кипения и парообразования сжиженных газов на поверхности грунта (воды) при разливе или выбросе из сосудов, аппаратов или трубопроводов;

- протяженный перенос по ветру углеводородных паров и токсичных газов; отклонение пламени от вертикальной оси под действием ветра при диффузионном горении нефтепродуктов и сжиженных газов с открытой поверхности;

- фотохимические превращения продуктов сгорания или иных веществ, выбрасываемых в атмосферу и др.

Следует подчеркнуть, что значительное число возможных метеорологических состояний устойчивости атмосферы (не менее 6-ти по Паскуиллу) и большое число возможных направлений и скоростей ветра (по крайней мере, 5-7 характерных скоростей и не менее 8 основных географических направлений) резко увеличивают число вариантов распространения потенциально опасных веществ в атмосфере, требующих анализа. А это, в свою очередь, оказывает непосредственное воздействие на потенциальные масштабы ущерба.

Формирование в окружающем пространстве физического поля (потенциальной опасности) может также вообще не зависеть или слабо зависеть от характеристик среды распространения. Например, в случае разрушения сосуда с газом под давлением (воздушная ударная волна, разлет осколков) или при разрушении резервуаров со сжиженным газом (образование огневого шара (эффект BLEVE), термическая радиация, ударная волна).

Таким образом, математическое моделирование призвано прогнозировать различные варианты и специфику распространения и трансформации исходной потенциальной опасности в окружающем пространстве, обосновывать их общие масштабы и динамику физических процессов.

Шестой этап. Дальнейший анализ требует четкого определения допустимых мер воздействия. Заметим, что принятая для конкретного случая мера воздействия служит, по существу, граничным репером при определении масштаба распространения соответствующей потенциальной опасности (в виде поля физических параметров). Как правило, в качестве групп риска выступают люди (технический персонал предприятий, население в зоне потенциального негативного воздействия), материальные ценности (оборудование, объекты инфраструктуры, имущество), биотический компонент природной среды (флора, фауна), а также характеристики водоемов и почв с точки зрения их влияния на жизнедеятельность биоты.

Седьмой этап. После выбора критериев можно переходить к. расчету прямых или косвенных (отдаленных) последствий (ущерба).

Восьмой этап. На этом этапе производится построение полей потенциального риска вокруг каждого из выделенных источник