Безопасность жизнедеятельности при техногенных и природных чрезвычайных ситуациях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка радиационной обстановки при авариях на атомной электростанции

Под радиационной обстановкой понимается совокупность последствий радиоактивного загрязнения (заражения) местности, оказывающих влияние на жизнедеятельность людей.

Для оценки радиационной обстановки проводятся следующие мероприятия:

- определяют размеры зон радиоактивного загрязнения (ЗРЗ);

- определяют уровни радиационного загрязнения;

- анализируют их влияния на деятельность объектов и населения;

- выбирают наиболее целесообразные варианты действий, при которых исключаются радиационные поражения людей.

Определение уровней радиационного загрязнения на местности имеет решающее значение для проведения анализа его влияния на жизнедеятельность и для выбора наиболее целесообразных вариантов действий, при которых исключается радиационное поражение людей.

Согласно закону «спада радиации во времени» изменение уровней радиации характеризуется закономерностью

, (1.1)

а дозы излучения, которые получают люди на загрязненной территории при нахождении там с момента времени tn после аварии до времени tk

(1.2)

При аварии на АЭС n = 0,4 (по опыту Чернобыльской АЭС) доза излучения вычисляется по формуле:

(1.3)

Приведённые формулы вычисления доз излучения в ЗРЗ справедливы для суммарного воздействия всех радионуклидов до момента практически полного распада их основной массы (2 года). После этого доза радиации будет определяться вкладом одного, наиболее долгоживущего элемента с периодом полураспада на порядок больше других.

При оценке радиационной обстановки в ЗРЗ наиболее типичными задачами, которые необходимо решить являются:

- определение дозы облучения, полученной работающими в ЗРЗ;

- расчет продолжительности пребывания людей в ЗРЗ по заданной дозе излучения;

- определение времени начала входа в ЗРЗ по заданной дозе излучения;

- расчет количества смен, работающих в ЗРЗ, по заданной дозе излучения;

- определение времени возможного входа в ЗРЗ по заданной дозе излучения;

- расчет радиационных потерь людей при действиях в ЗРЗ;

- определение дозы облучения за 70 лет жизни при проживании на территории ЗРЗ.

Исходные данные задач выбираем из таблиц 1.7 и 1.8 Приложения 1[1] в соответствии с вариантом № 1.

Задача

Бригаде предстоит работать в ЗРЗ после аварии на АЭС 7 часов. Допустимая доза облучения - 10 рад. Определить время входа в ЗРЗ, если уровень радиации на 1 час после аварии составляет 12 рад/ч.

Решение

Определим дозу облучения при вхождении в ЗРЗ через 1 час после аварии. Уровень радиации на 8 часа после аварии составит:. Тогда доза облучения равна: .

Учитывая соотношение Д = Р1·T,

получим , .

Из таблицы 1.1 [1], определим время входа в ЗРЗ - через 2 суток после аварии на АЭС. Зона радиоактивного заражения соответствует зоне В - опасной.

Рис. 1.1. Зоны радиоактивного заражения

Задача

Формированию предстоит преодолеть на автомобиле со скоростью 30 км/ч участок местности в ЗРЗ длиной 40 км. Известно, что уровни радиации через 1 час после аварии на АЭС в пункте 1 составляют 12 рад/ч, в пункте 2 - 14 рад/ч, в пункте 3 - 15 рад/ч, в пункте 4 - 9 рад/ч. Определить время начала движения при условии, что допустимая доза не превысит 15 рад.

Решение

Определим средний уровень радиации на маршруте:

.

Вычислим дозу облучения при въезде через 1 час после аварии:

По значению и таблице 1.1 Приложения 1 определим время начала движения - менее чем через 0,5 часа после аварии (это время с момента аварии до пересечения формированием середины участка маршрута в ЗРЗ). Весь путь займёт 1 час 20 мин.. Время въезда в ЗРЗ - сразу после аварии, время выезда - через 1 час 20 минут после аварии.

На рисунке 1.2 показан примерный маршрут движения и нанесены соответствующие зоны радиоактивного заражения.

Рис. 1.2. Маршрут движения и зоны радиоактивного заражения

Оценка химической обстановки

Под химической обстановкой понимается совокупность последствий химического заражения местности вредными веществами, оказывающими влияние на жизнедеятельность людей. Химическая обстановка создается в результате разлива (выброса) аварийно химически опасных веществ (АХОВ), ранее применялось обозначение СДЯВ (сильно действующие химические вещества), или применения боевых отравляющих веществ. Для оценки химической обстановки проводят следующие мероприятия:

- определяют масштабы и характер химического заражения;

- анализируют их влияния на жизнедеятельность людей;

- выбирают наиболее целесообразные варианты действий, при которых исключается поражение людей.

Исходные данные для решения задачи выбираем в соответствии с номером варианта 1 из таблицы 2.1. Приложения 2 [1] .

Задача

На химически опасном объекте произошла авария на технологическом трубопроводе с газообразным хлором, находящимся под давлением. Количество выброса не установлено, всего содержалось 30 т хлора. Метеоусловия: v = 3 м/с, t = 0 0С, инверсия. Определить глубину возможного заражения хлором через 2 часа после начала аварии. Обваловка 2 м. Плотность населения в месте аварии 3 тыс. чел./км2 . Расстояние населенного пункта до объекта - 7 км.

Решение

Поскольку объем выброса хлора неизвестен, то принимаем максимальное количество - 30 т.

Вычислим эквивалентное значение количества хлора в первичном облаке QЭ1 согласно [2] по формуле (1):

.

Определим глубину зоны заражения Г1 по таблице Приложения 2 [2]:

км;

Вычислим предельно возможную глубину переноса по формуле (7), используя данные Приложения 5:

км.

Сравнивая величины глубин Г и ГП, окончательно определим глубину ЗХЗ через 2 часа после аварии - 15,18 км.

Таким образом, через 2 часа после аварии облако зараженного воздуха достигнет жилых кварталов, расположенных на удалении 7 км.

При неблагоприятных метеоусловиях время подхода зараженного парами хлора воздуха к населенному пункту составит:

ч,

где x - расстояние от источника заражения до населенного пункта, км;

н - cкорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

На рисунке 2.1 показаны ЗХЗ, для данных условий задачи 2.1 зона соответствует сектору В.

Рис. 2.1. Зоны химического заражения

Определим площади зоны заражения СДЯВ:

Площадь зоны возможного заражения для первичного облака СДЯВ определяется по формуле:

км2

Площадь зоны фактического заражения для первичного облака СДЯВ определяется по формуле:

км2

Определим возможные и фактические потери среди населения:

тыс. чел.

тыс. чел.

Выводы из оценки химической обстановки: Объект окажется в зоне заражения. Люди должны быть предупреждены о действиях при контакте с хлором и эвакуированы.

Оценка пожарной обстановки при взрыве

Под пожарной обстановкой понимается совокупность последствий воздействия поражающих факторов ЧС, в результате которых возникают пожары, оказывающие негативное влияние на нормальную жизнедеятельность людей.

Для оценки пожарной обстановки необходимо провести ряд мероприятий:

- определить вид, масштаб и характер пожара;

- провести анализ влияния пожара на устойчивость работы отдельных элементов и объектов в целом, а также на жизнедеятельность населения;

- выбрать наиболее рациональные действия по локализации и тушению пожара, по эвакуации при необходимости людей и материальных ценностей из зоны пожара.

Ниже приводится распространенный аналитический метод оценки очага поражения при взрывах топливно-воздушной и газо-воздушной сред.

1. Определение радиуса зоны бризантного действия взрыва (PФ = 1700 кПа) проводится по формуле:

(3.1.)

где Q - масса газа или топлива в резервуаре; (Q = 0,5М - одиночный резервуар, Q = 0,9М - групповое хранение);

М - ёмкость резервуара, т.

2. Определение радиуса зоны действия продуктов взрыва (осколков) и огненного шара объёмного взрыва рассчитывается по формуле:

(3.2.)

Избыточное давление в этой зоне определяется по формуле:

(3.3.)

3. Определение избыточного давления в зоне действия воздушной ударной волны.

При избыточное давление в зоне R3 определяется по формуле:

(3.4.)

При > 2:

(3.5.)

4. Определение интенсивности теплового излучения взрыва на расстоянии R3:

(3.6.)

где Q0 - удельная теплота пожара;

T - прозрачность воздуха ();

F - угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника и объекта .

5. Определение продолжительности существования огненного шара:

(3.7.)

6. Определение теплового импульса:

, кДж/м2 . (3.8)

7. Определение безвозвратных потерь людей:

(3.9.)

где P - плотность населения.

Поражающее действие теплового импульса определяют, сравнивая с данными таблицы 3.1 Приложения 3.

Задача

На объекте взорвалась цистерна с бензином массой 110 тонн (одиночное хранение). Определить характер разрушения цеха с лёгким каркасом, пожарную обстановку на объекте и потери людей. Цех находится на расстоянии 450 метров от цистерны. Плотность населения в районе аварии 3 тысячи человек на километр квадратный, удельная теплота пожара бензина 280 кДж/м2.

Решение

Определим радиус бризантного действия взрыва:

м.

Определим радиус бризантного действия продуктов взрыва (огненного шара):

м.

Определим избыточное давление в зоне огненного шара:

кПа.

Вычислим избыточное давление в районе цеха:

< 2.

кПа.

Определим интенсивность теплового излучения взрыва на расстоянии R3 = 450 м. Для этого сначала определим F - угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника и объекта и T - прозрачность воздуха . Тогда имеем:

кВт/м2.

Вычислим продолжительность существования огненного шара:

с.

Определим значение теплового импульса на расстоянии R3 = 450 м:

кДж/м2 .

Определим поражающее действие взрыва цистерны с бензином:

- цех получит легкие/средние разрушения (РФ 23,1 кПа)

- число погибших людей составит N = 3·1·55 0,666 = 44 человек;

- люди в районе цеха получат ожоги средней степени тяжести.

Оценка обстановки при землетрясении

Воздействие землетрясений на здания и сооружения вызывается интенсивными колебаниями грунтов. В качестве характеристики сейсмического воздействия землетрясения на здания и сооружения при оценке принимается интенсивность землетрясения, выраженная в баллах.

Степень разрушений зданий и сооружений определяется превышением фактической интенсивности землетрясения над расчетной в месте их расположения. При этом, под расчетной сейсмостойкостью понимается максимальная интенсивность сейсмического воздействия землетрясения, при котором здания и сооружения не получают разрушений, либо получают допускаемые повреждения, сохраняя при этом свои эксплуатационные качества и обеспечивая безопасность людей и сохранность оборудования.

При оценке и прогнозировании характера и степени разрушения зданий и сооружений рассматриваются три типа объектов: точечные, площадные и протяженные. Точечные объекты характеризуются размерами в плане (длина, ширина), каждый из которых меньше ширины зоны средней бальности.

Площадные объекты характеризуются размерами в плане, каждый из которых превышает ширину зоны средней бальности.

Протяженные объекты характеризуются размерами в плане, один из которых значительно превышает ширину зоны средней балльности.

Для оценки последствий землетрясений требуются следующие исходные данные:

- план или карта местности (населенного пункта, объекта) с нанесением прогнозируемым эпицентром землетрясения (Рис 4.1 Приложения 4 [1]);

- мощность очага землетрясения, характеризуемая магнитудой;

- глубина очага землетрясения.

На первом этапе производят определение параметров поражающих факторов землетрясения. Для этого определяется интенсивность землетрясения, выраженная в баллах, по формуле:

, (4.1)

где IБ - интенсивность землетрясения, баллы;

M - магнитуда;

R - эпицентральное расстояние, км;

- глубина очага, км.

Для определения расстояния от эпицентра, где возможно возникновение определенной интенсивности землетрясения в баллах, используется следующая зависимость:

, (4.2)

где I0 - максимальная интенсивность землетрясения (в эпицентре).

Максимальная интенсивность может быть получена из следующей формулы:

. (4.3)

При проведении оценки учитывается также динамика разрушений зданий и сооружений, оказавшихся в зоне землетрясения.

Время наступления первой фазы землетрясения (прихода продольных гипоцентральных сейсмических волн), при которой возможно незначительное разрушение зданий и сооружений, определяется по формуле:

, (4.4)

где Vpm - средняя скорость распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн.

При определении времени наступления первой фазы землетрясения в эпицентре принимается R = 0.

Средняя скорость распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн при расположении очага землетрясения на границе слоев вычисляется по формуле:

, (4.5)

где hi - мощность i-го слоя элемента структуры земного шара;

Vpm - скорость распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн в пределах данного слоя (таблица 4.1 Приложения 4).

Время наступления главной фазы землетрясения (приход поверхностных сейсмических волн), при которой здания и сооружения получают определенные степени разрушения, вычисляется по формуле:

, (4.6)

где Vrm - средняя скорость распространения поверхностных сейсмических волн. Принимается из таблицы 4.2 Приложения 4 в зависимости от типа грунта.

Интервал времени от наступления первой фазы землетрясения до наступления главной фазы определяется из формулы:

(4.6)

Задача

Оцените обстановку и степень разрушения многоэтажных бетонных зданий на расстоянии 60 км от эпицентра землетрясения в 8 баллов. Глубина гипоцентра составляет 80 км. Здания возведены на граните.

Решение

Определение интенсивности землетрясения в баллах:

баллов.

Из таблицы 4.3 Приложения 4 определяем, что для железобетонных антисейсмического исполнения зданий повышенной этажности при =6 имеют место слабые разрушения.

Определение времени наступления первой фазы землетрясения (прихода продольных гипоцентральных сейсмических волн), при которой возможно незначительное разрушение зданий и сооружений.

Для этого определим Vpm среднюю скорость распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн:

км/с

Значения мощности hi i-го слоя элемента структуры земного шара и скорости Vpm распространения продольных гипоцентральных сейсмических волн в пределах данного слоя выбираем из таблицы 4.1.

Тогда время наступления первой фазы землетрясения составит:

c.

Определение времени наступления главной фазы землетрясения (прихода поверхностных сейсмических волн) при которой здания и сооружения, оказавшиеся в зоне могут полностью разрушиться:

с.

Для песчаного грунта согласно Приложению 4 (табл. 4.2.) имеем скорость распространения поверхностных сейсмических волн

Vrm = 1,35 км/с.

Интервал времени от наступления первой фазы землетрясения до наступления главной фазы составляет:

c.

Заключение. Здания получат слабые разрушения, эвакуационные мероприятия производить необходимо заблаговременно.



Рис. 4.1. Расчётная схема для оценки разрушающего действия землетрясения

R - эпицентральное расстояние;

hi - глубина очага землетрясения;

ИЗ - источник землетрясения

Оценка пожарной обстановки при лесных пожарах

Лесной пожар - это стихийное (неуправляемое) горение, распространяющееся на лесную площадь, окруженную не горящей территорией.

В зависимости от сгорающих материалов различают почвенные, низовые и верховые пожары. По скорости распространения пожары разделяются на три категории: сильные (более 100 м/мин), средней силы (3 - 100 м/мин) и слабые (до 3 м/мин).

Пожарная обстановка зависит от времени года, погодных и топографических условий. Наиболее пожароопасный период - лето (около 10% дней в году), когда относительная влажность уменьшается до 35 - 40 %. При этом наибольшая вероятность возникновения пожара в утренние и дневные часы (с 10 до 17).

Исходными данными для оценки пожарной обстановки являются:

- геометрическая карта района пожара;

- вид пожара ( верховой, низовой);

- значение лесопожарного коэффициента , величина которого постоянна на месяц для каждого региона. Для юга России может быть принят =0,7;

- tразв - время развития пожара, т.е. время прибытия сил и средств пожаротушения на место пожара, ч;

- Vв - скорость ветра в районе пожара, м/с;

- - относительная влажность воздуха, %;

- З - запас горючих материалов, т/га;

- - влажность материала, %;

- - крутизна склонов, градусы.

При оценке пожарной обстановки в лесах придерживаются следующего алгоритма расчета:

1. Определяют площадь (S) и периметр (Р) пожара по номограмме прогнозирования лесного пожара (Приложение 5, рис.5.1). Входными параметрами для определения являются - время развития пожара tразв и лесопожарный коэффициент .

2. Определяют скорость распространения пожара в зависимости от влажности воздуха и скорости ветра Vв (рис. 5.2) при средних погодных и топографических условиях.

При высокой скорости распространения пожара (6 - 7 км/ч) возникают низовые и верховые пожары (класс I). Высота пламени до 20 - 50 м.

При средней скорости возникают пожары средней силы ( класс II), высота пламени 1 - 2 м, скорость распространения - 200 м/ч.

При небольшой скорости распространения (класс III) менее 200 м/ч пожар можно остановить препятствиями.

Скорость распространения пожара в зависимости от крутизны склонов, влажности и запаса горючих материалов, а также влажности окружающего воздуха вычисляют по формуле:

, (5.1)

где V0 - скорость распространения пожара в исходных условиях;

Kx - коэффициент относительного влияния переменного фактора на скорость распространения пожара при изменении величины фактора в интервале Х0 - Х1 , Кх = Кх1 / Кх0 Приложение 5 (табл. 5.2).

3. Определяют характер воздействия на людей, находящихся в убежищах, производится по Приложению 5 (табл. 5.1).

4. Определяют проходимость дорог в зонах лесных пожаров производится согласно Приложения 5 (табл.5.3).

Основными мероприятиями по уменьшению или предотвращению возникновения пожаров являются:

- строительство зданий I-ой степени огнестойкости;

- наличие источников воды, средств пожаротушения и пожарной сигнализации;

- отсутствие вблизи зданий источников пожароопасности (легковоспламеняющихся материалов и мусора);

- обучение населения и персонала предприятия главным правилам пожарной безопасности.

Исходные и справочные данные выбираем по варианту 6 из таблиц Приложения 5.

Задача

При сильном штормовом ветре возник очаг пожара в населенном пункте, прилегающем к машиностроительному заводу. Состав зданий: механосборочные цеха, населенный пункт (кирпичные дома). Расстояния между зданиями 15 м, площадь S застройки 35 км2 , площадь района 100 км2 . Рядом со складом находится массив леса площадью 1200 га с уклоном 300 с запасом горючих материалов 5 т/га и влажностью 20 %. Лесопожарный коэффициент составляет 0,6, готовность лесопожарных средств - 8 ч, метеоусловия Vв =2 м/с, = 60 %. Защитные сооружения: встроенные. Оцените пожарную обстановку.

Решение

Определим площадь ( Sп ) и периметр возможного пожара ( Рп ) в лесном массиве по номограмме (см. рис. 5.1), при tразв = 8 ч и лесопожарном коэффициенте 0,6 - Sп = 120 га, Рп = 6,5 км.

Определим степень огнестойкости (СтО) и категорию пожароопасности (КПО) согласно [1].

Механосборочные цеха - IV СтО, КПО “Д”.

Населенный пункт (кирпичные жилые дома ) - III СтО, КПО “Г”.

Вычислим плотность застройки поселка: П = (35/100) 100 % = 35 %.

Определим вероятность распространения пожара из графика на рис. 5.3 имеем W = 70 %.

Определим скорость распространения пожара в населенном пункте и в лесу при средних условиях по графикам рис. 5.4 и рис. 5.2.

В населенном пункте скорость небольшая (примерно 120 м/ч); в лесу - значительно выше (примерно 240 м/ч, высота пламени - около 2 м).

Определим проходимость улиц и дорог по табл. 5.1, 5.4.

В населенном пункте здания имеют СтО - III - Г, время наступления максимальной скорости горения 1,2 ч, при расстояниях 15 м пройти и проехать можно.

В лесу при низовом сильном пожаре проходимость затруднена, имеет место сильное задымление, пройти можно в противогазах с гопкалитовыми патронами.

Определение воздействия пожара на людей, находящихся в защитных сооружениях с нарушенной герметизацией, производится по табл. 5.2, согласно которой через 8 ч люди получат средние и тяжелые отравления и будут находиться под воздействием высокой температуры.

Выводы из оценки пожарной обстановки.

1. Пожары в населенном пункте вызовут временную потерю трудоспособности людей.

2. Скорость распространения пожара небольшая.

3. Для предотвращения развития пожара необходима его локализация в течении 1 ч (в поселке и в лесу).

Оценка устойчивости работы объекта к воздействию радиоактивного заражения

Под устойчивостью функционирования (работы) отрасли, объекта, объединения в ЧС понимается их способность производить продукцию в установленном объеме и номенклатуре для отрасли и объектов непосредственно не производящих продукцию (материальные ценности), выполнять свои функциональные задачи.

Главная задача оценки уязвимости объекта к воздействию радиационных излучений сводится к определению допустимых доз радиации.

Оценка устойчивости работы объекта в условиях радиоактивного заражения заключается в определении предельных уровней радиации, при которых работа объекта может продолжаться полными сменами при максимальной продолжительности (12 ч), а дежурный персонал не получит дозу излучения выше установленной (допустимой).

При значениях уровней радиация выше предельного по дозе излучения оценивается возможность продолжения работы объекта с сокращенными сменами.

Исходными данными для оценки устойчивости является:

- максимальные доза излучения и уровень радиация, ожидаемые на объекте;

- характеристика производственных зданий, сооружений, этажность, месторасположение;

- наличие на рабочих местах индивидуальных укрытий, их защитные свойства:

- характеристика убежищ (тип, материал и толщина каждого защитного слоя перекрытия).

Оценка устойчивости объекта к воздействию радиоактивного заражения производится в следующем порядке.

Определяют коэффициенты ослабления дозы радиации каждого здания, сооружения и убежища (табл.6.1 Приложения 6).

Коэффициенты ослабления убежищ зависят от их типа (встроенные, отдельно стоящие), толщины и материала перекрытий, места расположения и рассчитываются по формуле с использованием табл. 6.2 Приложения 6:

, i=1,2,3 (6.1.)

где n - число защитных слоев материалов перекрытия убежищ;

hi - толщина i-го слоя, см;

di - толщина слоя половинного ослабления материала i-го слоя, см;

Кр - коэффициент, учитывающий условия расположения убежища.

Определяют дозу радиации, которую может получить персонал объекта при воздействии радиоактивного заражения, с учетом коэффициента ослабления конструкций зданий, сооружений:

Здесь Д р.з.откр. - доза радиации, которую получат люди на открытой местности.

Дозу радиации радиоактивного заражения на открытой местности определяют по формуле

Д р.з.откр.= 1,7 (Рк*t к - Рн*tн) ; tк=t н+ tр = tн + 12 ч (6.2.)

где Рн,к - уровень радиации на, ч после аварии, Р/ч;

tн - время начала работы (облучения) после аварии, ч;

tк - время окончания работы (облучения) после аварии, ч;

tr - время работы смены, ч.

При небольших расстояниях (R) от центра аварии можно принять время выпадения радиоактивных осадков (время заражения) равным I ч:

Tзар=R : Vср + tвып 1ч (6.3)

где Vср - скорость среднего ветра, км/ч.

Определяют предельное значение уровня радиации Р1 (Р/ч) через один час после аварии, до которого возможна производственная деятельность в обычном режиме (две смены, полный рабочий день и персонал не получит дозу излучения более установленной):

(6.4.)

где Н = I; Дуст - установленная доза излучения на первые сутки, принимается, как правило, не более половины однократной, равной 50Р или 25Р. С учетом излучения, которое могут получить рабочие и служащие во внеслужебное время, Дуст целесообразно принимать не более 20(10) Р, На вторые, четвертые сутки установленную дозу излучения принимают 20 - 25 % от однократной допустимой.

Задача

Исходные данные:

- уровень радиации на объекте через 1 час после аварии Р1 = 7 Р/ч

- минимально - вероятное расстояние от центра аварии до МСЗ - 50 км;

- средняя скорость ветра Vср = 25 км/ч;

- встроенное убежище расположено под одноэтажным зданием кузнечного цеха;

- перекрытие убежища из железобетона толщиной 28,5 см и грунтовой подуши 81 см;

- установленная доза облучения Дуст 10 Р;

- количество смен - 2.

Решение

1. Определяем коэффициенты ослабления дозы радиации зданием мартеновского цеха радиоактивного заражения Косл.зд.=7 (табл.6.1 Приложения 6).

Коэффициенты ослабления убежища определяем для радиоактивного заражения, используя табл.6.2 Приложения 6, из которой следует для железобетона d1 = 5,7 см, для грунта d2 = 8,1 см.

Коэффициент Кр находим по данным, приведенным на с. 25. Для встроенного убежища в районе застройки Кр = 8, =8• 228,5/5,7 • 281/8,1 262144.

2. Рассчитаем дозы радиации, которые могут получить рабочие и служащие дежурной смены при уровне радиации 7 P/ч после аварии.

Определяем время начала и окончания работы смены:

Tн (зар) = (50:25)+1=3 ч; tк=tн+tр = 3+12 15 ч.

Уровень радиации на 3 ч составит

P/ч.

Уровень радиации на 15 ч составит

P/ч

Др з откр = 1,7 (3,4•15 - 6,45•3) = 53,8 Р

Доза радиации, которую получат рабочие и служащие дежурной смены, находящиеся в здании механического цеха, равна:

Дз д = Др з откр: Косл зд = 53,8 : 7 = 7,6 Р

Доза радиации, которую получат рабочие и служащие дежурной смены, находящиеся в убежище, равна:

Дз уб = Др з откр: Косл уб = 53,8 : 4686337 = 0,01 мР

3. Определяем предельное значение уровня радиации на 1 ч после аварии, до которого возможна работа механического цехе в обычном режиме:

4. Для того, чтобы не получить дозу излучения больше установленной (10 Р), необходимо приостановить работу и укрыть рабочих и служащих в защитных сооружениях, пока уровень радиации не спадет до 8,0 Р/ч.

Время, необходимое для спада уровня радиации до требуемого уровня, можно определить по табл.6.3 Приложения 6 после вычисления коэффициента Кt.

По таблице 6.3 определяем, что время, необходимое для спада уровня радиации с 10 до 8,0 Р/ч составляет 1,5 часа.

Анализ результатов оценки устойчивости объекта к воздействию радиоактивного заражения позволяет сделать следующие выводы.

Максимальная ожидаемая доза радиоактивного заражения на открытой территории МСЗ составляет 53,3 Р.

Механический цех устойчив к воздействию радиоактивного заражения рабочие и служащие в течении смены получат дозу радиации 7,6 Р, что меньше чем Дуст = 10 Р.

Убежище обеспечивает надежную защиту производственного персонала. За 12 ч непрерывного пребывания в убежище люди получат дозу излучения 0,01 мР, что значительно меньше Дуст = 10 Р.

Защитные свойства здания механического цеха обеспечивают непрерывность работы в обычном режиме.

Предел устойчивости работы механического цеха в условиях радиоактивного заражения - 8,0 Р/ч на открытой местности.

При уровнях радиации, больших 8,0 Р/ч через 1,5 часа после аварии, возможна непрерывная работа цеха.

Предложения по повышению устойчивости работы механического цеха в условиях радиоактивного заражения

1. Заложить мешками с грунтом до одной трети площади оконных проемов первого этажа зданий.

2. Установить на рабочих местах для дежурных операторов смены разборные железобетонные или индивидуальные металлические укрытия, дополнительно ослабляющие действие излучения радиоактивного заражения в 4-6 и более раз.

3. Разработать режимы радиационной защиты рабочих и служащих с учетом ослабляющего действия индивидуальных укрытий для работы объекта сокращенными сменами и дежурными операторами.

4. В случае невозможности перерыва в работе цеха следует организовать работу сокращенными сменами. Для равномерного распределения дозы излучения между сменами (в рассматриваемом случае примерно по 4 Р) надо определить время работы каждой смены. Воспользуемся таблицей 6. 6 Приложения 6 для чего вычислим

Из таблицы 6.6 определяем, что время работы первой смены - можно принять 6 часов.

Аналогично по времени работы вторая смена - 6 часов.

Оценка устойчивости инженерно-технического комплекса объектов энергетики к воздействию электромагнитного импульса ядерного взрыва

Электромагнитный импульс как поражающий фактор способен распространяться на десятки и сотки километров по линиям электропередачи, связи, трубопроводам. Он может оказывать воздействие не объекты энергетики там, где ударная волна, световое получение, проникающая радиация теряют свое значение как поражающие факторы.

Особенно подвержены воздействию ЭМИ радиоэлектронная аппаратура, системы автоматического регулирования, технологические защиты, выполненные на полупроводниковых и интегральных схемах, работающие на малых токах и напряжениях, чувствительные к влиянию внешних электрических и магнитных полей. ЭМИ пробивает изоляцию, выжигает элементы электронных схем, вызывает короткое замыкание, стирает магнитную запись ЭВМ.

Напряженность электромагнитного поля внутри железобетонных зданий и сооружений объектов энергетики может быть недостаточна для того, чтобы вывести из строя аппаратуру, но такие поля в состоянии вызвать кратковременный сбой работы автоматических электронных устройств, средств высококачественной связи, ЭВМ и др.

Оценка устойчивости инженерно-технического комплекса объектов энергетики предполагает проведение следующих мероприятий:

1. Выявление наиболее слабых мест и оценку по ним уровня устойчивости объекта энергетики к воздействий ЭМИ.

2. Разработку перечня мероприятий по повышению устойчивости объекта энергетики к воздействию ЭМИ.

Для того, чтобы провести подобную оценку необходимо:

1. Ознакомиться с методикой оценки устойчивости инженерно-технического комплекса объектов энергетики к воздействию ядерного взрыва.

2. В соответствии с изученной методикой произвести расчет оценки устойчивости объекта энергетики к воздействию ЭМИ (одного из вариантов, представленных в таблице 7.1 Приложения 7).

3. Результаты расчета представить в виде табл. 7.2 Приложения 7, видов и перечня мероприятий по выявлению устойчивости объекта энергетики к воздействию ЭМИ ядерного взрыва.

В качестве показателя устойчивости элементов системы к воздействию ЭМИ ядерного взрыва принимают коэффициент безопасности К, определяющий отношение предельно допустимого наведенного тока, или Ua, к наведенному ЭМИ (дБ):

Отдельные элементы системы могут иметь различные значения коэффициентов безопасности, поэтому устойчивость всей системы определяют по минимальному коэффициенту безопасности элемента, входящего в систему. Это значение коэффициента безопасности является пределом устойчивости системы к воздействию ЭМИ ядерного взрыва.

Устойчивость системы к ЭМИ оценивают в следующем порядке.

Выявляют ожидаемую ЭМИ - остановку, создаваемую вероятным ядерным взрывом.

Разбивают электронную, электрическую системы на отдельные элементы, выявляют среди них основные, от которых зависит работа всей системы объекта.

Определяют чувствительность аппаратуры и ее элементов к ЭМИ, т.е. предельные значения наведенных напряжений и токов, при которых работа системы еще не нарушается.

Определяют возможные наведенные токи и напряжения в элементах системы от воздействия ЭМИ.

Определяют коэффициент безопасности каждого элемента системы и предел устойчивости всей системы объекта.

Анализируют и оценивают расчетов и делают выводы, в которых определяют предел устойчивости системы к воздействию ЭМИ; наиболее уязвимые элементы системы; необходимые инженерно-технические мероприятия, повышающие устойчивость уязвимых элементов и систем в целом.

Удовлетворительные результаты повышения устойчивости работы электронных систем достигаются экранированием наиболее уязвимых элементов, которое должно обеспечивать коэффициент безопасности.

К 40 дБ

Рассмотрим пример оценки устойчивости элементов несложной системы автоматического управления энергоблока мощностью 300 000 кВт к воздействию ЭМИ.

Задача

Оценить устойчивость работы энергоблока ГРЭС к воздействию электромагнитного импульса (ЭМИ).

Исходные данные: ГРЭС расположена на расстоянии R = 4 км от вероятного центра взрыва. Ожидаемая мощность ядерного боеприпаса q = 500 кт, взрыв наземный.

Элементы системы, подверженные воздействию ЭМИ

Питание электродвигателей энергоблока (записаны от распределительного устройства собственных нужд) напряжением 380 и 600 В по подземным неэкранированным кабелям длиной l1 = 150 м. Кабели имеют вертикальное отклонение к электродвигателям высотой 1,5м. Допустимые колебания напряжения сети 10%, коэффициент экранирования кабелей = 2.

Система автоматического управления энергоблока состоит из устройства ввода, ЭВМ, блока управления исполнительными органами, разводящей сети управления исполнительными агрегатами.

Устройство ввода, ЭВМ, блок управления выполнены на микросхемах, имеющих токопроводящие элементы высотой 0,05 м. Рабочее напряжение микросхем 5 В. Питание - от общей сети напряжением 220 В через трансформатор.

Допустимые колебания напряжения 10%. Разводящая сеть управления имеет горизонтальную линию l2 = 70м и вертикальные ответвления высотой 2 м к блокам управления. Рабочее напряжение 220 B. Допустимые колебания напряжения 10%. Коэффициент экранирования разводящей сети = 2.

Решение

1. Рассчитаем ожидаемые на ГРЭС максимальные значения вертикальной Ев и горизонтальной Ег составляющих напряженности электрического поля:

Ев = 5•103•((1+2R):R3)•lg(14,5•q) = 5•103•((1+2•4) : 43)•lg(14,5•500) = 2714 В/м

Ег = 10•((1+2R):R3)•lg(14,5•q) = 10•((1+2•4):43)•lg(14,5•500) = 5,4 В/м

2. Определим максимальные ожидаемые напряжения наводок:

в кабелях, питающих электродвигатели,

Uв = (ЕВ • L): = 2714•1,5:2 = 2035 В

Uг = Ег •L : =5,4•150:2 = 405 В

для разводящей сети управления

Uв1 = 2714•2:2 = 2714 В

Uг =5,4•70:2=117 В

в устройстве ввода, ЭВМ, блока управления

Uв2 = 2926• 0,05:2 = 73,5 В

3. Определим допустимые максимальные напряжения сети Uд

в кабелях питания электродвигателей

Uд1 = U + U (±10%) = 380 + 380•10:100 = 418 В

Uд2 = 600 + 600•10:100 = 660 В

в разводящей сети управления

Uд3 = 220 + 220•10:100 = 242 В

в устройстве ввода, ЭВМ, блоке управления

Uд4 = 5+5•10:100 = 5,5 В

Рассчитанные данные запишем в табл. 7.2.

Таблица 7.2 - Результаты оценки устойчивости энергоблока ГРЭС к воздействию ЭМИ

Элементы системы	Допустимые напряжения сети, В	Напряженность электрических полей, В/м	Наводимые напряжения в токопроводящих элементах, В
		Ев	Ег	Uв	Uг
Электроснабжение электродвигателей	418 660	2714 2714	5,4 5,4	2035 2035	405 405
Устройство ввода, ЭВМ, блок управления	5,5	2714	5,4	73,5	-
Разводящая сеть управления исполнительными агрегатами	242	2714	5,4	2714	117
П р и м е ч а н и е: Результаты воздействия - возможен выход из строя от вертикальной составляющей электрического поля всех элементов. В ы в о д ы : Энергоблок неустойчив к воздействию ЭМИ, так как Uв > Uд

Для повышения устойчивости проведем на ГРЭС следующие мероприятия:

- кабель питания электродвигателей экранируем, поместив в стальные трубы, а на выходах к двигателям установим быстродействующие отключающие устройства;

- разводящую сеть системы программного управления проложим в стальных трубах, а пульт управления и блоки управления закроем экраном, который заземлим;

- на входах (выходах) пультов управления и блоков управления поставим быстродействующие отключающие устройства.

радиационный авария электростанция техногенный

Список литературы

1. Аствацатуров А.Е., Булыгин Ю.И., Щекина Е.В., Коханов Ю.Б. Проблемы обеспечения безопасности при техногенных и природных чрезвычайных ситуациях: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004.-65

2. Оценка обстановки при чрезвычайных ситуациях: Учебн. пособие/ В.А. Кулаков. - Спб. гос. техн. ун-т. 1995 - 86 с.

3. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами на химически опасных объектах/ Штаб ГО СССР. М., 1990.

4. Демиденко Г.П. и др. Защита объектов народного хозяйства от оружия массового поражения. Справочник. Киев: Вища школа, 1989 г.

5. Гринин А.С., Новиков В.Н. Экологическая безопасность. Защита территорий и населения при чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000.-336 с.: ил.

6.Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях: Учебн. пособие / В.П. Журавлев и др. - Изд-во АСВ/ 1999 -376 с.

Размещено на Allbest.ru