Форма контроля знаний студентов: экзамен 5 страница

К ₆ = 1 при Т < 1 часа,

где N - время, на которое определяется прогноз;

T - время испарения АХОВ.

К ₇ - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, определяется по таблице 4 (для сжатых газов К ₇ = 1);

К ₈ - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха и принимается равным: для инверсии К ₈ = 0, 081, для изотермии К ₈ = 0, 133, для конвекции К ₈ = 0, 235.

Определение масштабов заражения АХОВ включает:

─ определение эквивалентного количества вещества по первичному облаку;

─ определение эквивалентного количества вещества по вторичному облаку;

─ расчет глубины и площади зоны заражения при аварии на ХОО;

─ расчет глубины и площади зоны заражения при разрушении ХОО;

─ определение времени действия источника заражения;

─ определение возможных потерь персонала ХОО и населения при аварии на ХОО и его разрушении.

Для этой цели используются формулы (1) - (8) и таблицы 3 - 7 по прогнозированию масштабов заражения АХОВ.

Определение эквивалентного количества вещества, образующего первичное облако

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (в тоннах) определяется по формуле (1):

, (1)

где Q₀ - кол-во выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т.

Определение эквивалентного количества вещества, образующего вторичное облако, и времени испарения

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку (в тоннах) рассчитывается по формуле (2):

, (2)

Время испарения (время действия источника заражения), Т, ч., определяется по формуле (3)

, (3)

где h - высота слоя разлившегося АХОВ, м.;

d - плотность АХОВ, т/м, (определяется по таблице 4).

Расчет глубины зоны заражения при аварии на ХОО

Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с помощью таблиц 3 и 4.

В таблице 3 приведены максимальные значения глубин зон заражения первичным Г₁ (по ) или вторичным облаком АХОВ Г₂ (по ), определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра.

Максимально возможная глубина зоны заражения Г, км., обусловленная первичным и вторичным облаками, определяется формулой

Г = Г ¢ + 0, 5× Г ², (4)

где Г ¢ - наибольший, а Г ² - наименьший из полученных размеров Г₁ и Г₂.

Полученное значение Г сравнивается с предельно возможным значением глубины переноса зараженных воздушных масс Г_п, определяемым по формуле (5):

Гп = N× V_п, (5)

где V_п - скорость (км/ч) переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, определяется по таблице 6.

N - время от начала аварии, ч.

За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается минимальная (наименьшая) из величин Г и Г_п. Указанный выбор можно объяснить следующим образом:

─ при Г < Г_п переносимый зараженный воздух на дальностях Г > Г_п имеет концентрацию меньше пороговой токсодозы,

─ при Г > Г_п перенос не может быть осуществлен на расстоянии > Г_п.

Определение площади зоны заражения

Различают зоны возможного и фактического заражения АХОВ.

Площадь зоны возможного заражения АХОВ - это площадь территории, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра (заданных метеоусловиях) может перемещаться облако АХОВ.

Площадь зоны фактического заражения АХОВ - это площадь территории, воздушное пространство которой заражено АХОВ в опасных для жизни пределах. Конфигурация зоны фактического заражения близка к эллипсу, который не выходит за пределы зоны возможного заражения и может перемещаться в ее пределах под воздействием ветра. Ее размеры используют для определения возможной численности пораженного населения и необходимого количества сил и средств, необходимых для проведения спасательных работ.

Площадь зоны фактического заражения облаком АХОВ рассчитывается по формуле (6):

, (6)

где Г - глубина зоны заражения, км;

N - время, на которое осуществляется прогноз, ч.

Определение времени подхода зараженного воздуха к заданной границе (объекту)

Время подхода облака АХОВ к заданному рубежу (объекту) зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле (7):

, (7)

где Х - расстояние от источника заражения до выбранного рубежа (объекта), км;

V_п - скорость переноса фронта облака зараженного воздуха, км/ч.

Определение продолжительности заражения

Время поражающего действия АХОВ (продолжительность заражения) определяется временем испарения (см. формулу 3). Если в зоне разлива находятся несколько различных АХОВ с различным временем испарения, то продолжительность действия источника заражения определяется наибольшим временем испарения данных АХОВ.

При образовании только первичного облака время принимается равным 1 часу.

Определение возможных потерь людей в зонах заражения АХОВ

Возможные потери людей при авариях с выбросом АХОВ зависят в основном от степени обеспечения персонала объектов и населения средствами индивидуальной защиты и защитными сооружениями.

Потери людей в зависимости от обеспеченности средствами защиты, а также ориентировочная структура потерь определяются по таблице 7.

Если персонал объектов обеспечен противогазами на 100% и укрывается в убежищах, то процент потерь в этом случае принимается равным 0%.

Определение масштабов заражения АХОВ при разрушении химически опасного объекта

При разрушении ХОО рассмотрим только один вариант расчетных формул прогноза обстановки, справедливый для случая, когда все вещества находятся в жидком агрегатном состоянии и не вступают между собой в химические реакции.

В этом случае расчет многих первичных и вторичных облаков по приведенным выше зависимостям был бы весьма условен, поэтому на практике используется одна приближенная формула для расчета общего эквивалентного количества хлора при следующих метеоусловиях: инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Принимается следующий порядок расчета.

1) Расчет Ti для i от 1 до n, где n - число различных АХОВ в ЧС.

2) Расчет наборов коэффициентов (К1 - К8) для каждого АХОВ.

3) Определение обобщенного эквивалентного количества АХОВ по формуле (8):

(8)

4) Расчет глубины зон - аналогично расчету при авариях на ХОО.

5) Расчет площадей - аналогично расчету при авариях на ХОО для всех АХОВ от i =1 до n. Общая площадь поражения выбирается по .

6) Расчет продолжительности заражения по формуле

Задача 1.

На определение масштаба заражения АХОВ при аварии на химически опасном объекте

На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе. Выброшено около 40 т. сжиженного хлора, находившегося под давлением. Возник источник заражения АХОВ.

Рабочие и служащие объекта обеспечены промышленными противогазами на 100%, убежищами на рабочую смену.

В заводском посёлке, расположенном в непосредственной близости от предприятия, проживает 500 человек. Население обеспечено противогазами на 50%. Для укрытия людей используются здания и простейшие укрытия.

Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 5 м/с, температура воздуха 0⁰С, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающей поверхности свободный (h=0, 05 м).

Определить:

1. Глубину зоны заражения хлором при времени от начала аварии N=1ч.

2. Площадь зоны фактического заражения.

3. Продолжительность действия источника заражения.

4. Возможные потери персонала предприятия и населения.

В ходе решения задачи определить:

1. Эквивалентное количество вещества в первичном облаке Q_Э1 по формуле (1)

Q_Э1= К₁∙ К₃∙ К₅∙ К₇∙ Q₀ = 0, 18 ∙ 1 ∙ 0, 23 ∙ 0, 6 ∙ 40 = 0, 99т ≈ 1т

2. Время действия источника заражения (испарения хлора) Т по формуле (3).

Т = (h ∙ d) / (k₂ ∙ k₄ ∙ k₇) = (0, 05 ∙ 1, 558) / (0, 052 ∙ 2, 34 ∙ 1) = 0, 64 ч ≈ 38 мин

3. Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке Q_Э2 по формуле (2).

Q_Э2 = (1 – k₁) ∙ k₂ ∙ k₃ ∙ k₄ ∙ k₅ ∙ k₆ ∙ k₇ ∙ (Qo / (h ∙ d)) =

= (1 – 0, 18) ∙ 0, 052 ∙ 1 ∙ 2, 34 ∙ 0, 23 ∙ 1 ∙ 1 ∙ (40 / (0, 05 ∙ 1, 558)) = 11, 78 т

4. Глубину зоны заражения первичным облаком Г₁ – по таблице 3 для

Q_ЭКВ1 = 1 т, V = 5 м/с: Г₁ = 1, 68 км

5. Глубину зоны заражения вторичным облаком Г₂ – интерполированием по таблице 3 для

Q_ЭКВ2 = 12 т, V = 5 м/с: Г₂ = 6 км
Г₂ = 5, 53 + (8, 19 – 5, 53) / (20 – 10) ∙ (12 -10) = 6, 06 км ≈ 6 км

6. Полную глубину зоны заражения Г (км) – по формуле (4).

Г = Г₂ + 0, 5 ∙ Г₁ = 6 + 0, 5 ∙ 1, 68 = 6, 84 км

7. Предельно возможное значение глубины переноса зараженного воздуха Гп (км) – по формуле (5). Полученные значения Г и Гп сравнить между собой.

Г_П = NV_n = 1 ∙ 29 = 29 км; Г < Г_П, т.к. изотермия

Г < Г_П => дальше берем для расчетов Г

8. Площадь зоны фактического заражения S_ф (км²) – по формуле (6).

S_ф = К₈ ∙ Г² ∙ N^{0, 2} = 0, 133 ∙ 6, 84² ∙ 1^{0, 2} = 6, 22 км²

9. Возможные потери среди персонала предприятия и населения поселка – по таблице 7.

Персонал – 0%

Население – 27% (135 чел. – 27% от 500)

Структура потерь:

– легкая степень поражения: 34 чел.;

– средней и тяжелой степени поражения: 54 чел.;

– смертельный исход: 47 чел.

Выводы и мероприятия по защите.

Выводы:

─ при аварии на ХОО через 1 час после аварии (N=1час) масштаб заражения характеризуется глубиной Г = 6, 84 км и площадью S_ф = 6, 22 км².

─ время действия источника заражения Т = 38 мин.

Мероприятия по защите:

оповещение населения; укрытие населения в ЗС; использование персоналом СИЗ; укомплектовать противогазы до 100%; хим. разведка; противохимическая защита населения; медицинская защита населения; ликвидация сопутствующих аварий; санитарная обработка людей; дегазация зараженных территорий.

Задача 2.

Определение глубины зоны заражения при разрушении ХОО

На ХОО сосредоточены запасы СДЯВ, в т.ч. хлора – 30 т., аммиака –

150 т., нитрилакриловой кислоты – 200 т.

Определить глубину зоны заражения в случае разрушения объекта. Время, прошедшее после разрушения объекта 3 ч., температура воздуха 0⁰С, инверсия, V_в = 1 м/с, h = 0, 05м.

В ходе решения задачи определить:

1. Время испарения СДЯВ Т – по формуле (3) для:

Хлора Т = (0, 05 ∙ 1, 558) / (0, 052 ∙ 1 ∙ 1) = 1, 49 ≈ 1, 5 ч

Аммиака Т = (0, 05 ∙ 1, 681) / (0, 025 ∙ 1 ∙ 1) = 1, 36 ≈ 1, 4 ч

Нитрилакриловая к-та Т = (0, 05 ∙ 1, 806) / (0, 007 ∙ 0, 4) = 14, 4 ч

2. Суммарное эквивалентное количество СДЯВ в облаке зараженного воздуха Q_э – по формуле (8)

Q_Э = 20 ∙ 1 ∙ 1∙ [(0, 052 ∙ 1 ∙ 1, 4 ∙ 1 ∙ 30 / 1, 558) + (0, 025 ∙ 0, 04 ∙ 1, 31 ∙ 1 ∙ 150 /
/ 0, 681) + (0, 007 ∙ 0, 8 ∙ 2, 41 ∙ 0, 4 ∙ 200 / 0, 806)] = 60, 2 т

3. Глубину зоны заражения интерполированием по табл. III

Г = 59 км; Г = 52, 67 + (65, 23 – 52, 67) / (70 – 50) ∙ (60 – 50) ≈ 59 км

4. Предельно возможное значение глубины переноса облака зараженного воздуха Г_п – по формуле (6)

Г_П = N ∙ V_n = 3 ∙ 5 = 15 км

5. Окончательно расчетную глубину зоны заражения – после сравнения между собой значений Г и Г_п.

Г > Г_П, т.е. перенос не может быть осуществлен на расстояние больше Гп

Выбираем Г = Г_П = 15 км

Выводы:

─ при разрушении химически опасного объекта через 3 часа после аварии расчетная глубина зоны заражения Г = 15 км.

─ время действия источника заражения хлора Т = 1, 5 ч. аммиака Т = 1, 4 ч., нитрилакриловой кислоты Т = 14, 4 ч. Принимаем Т по наибольшему – 14, 4 ч.

Таблица3

Глубина зон возможного заражения АХОВ, км

Примечание: при скорости ветра < 1 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости ветра 1 м/с.

Таблица 4

Характеристика АХОВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон поражения

№ п/п	Наименование АХОВ	Плотность АХОВ, т/м3	Температура кипения, °С	Пороговая токсодоза,	Значения вспомогательных коэффициентов
K1	K2	K3	K7
газ	жидкость
для –40 °С	для –20 °С	для 0 °С	для 20 °С	для 40 °С
	Аммиак: хранение под давлением   изотермич. хранение	0, 0008     -	0, 681     0, 681	-33, 42     -33, 42		0, 18     0, 01	0, 025     0, 025	0, 04     0, 04
	Нитрил акриловой кислоты	-	0, 806	77, 3	0, 75		0, 007	0, 80	0, 04	0, 1	0, 4		2, 4
	Окислы азота	-	1, 491	21, 0	1, 5		0, 040	0, 40			0, 4
	Сернистый ангидрид	0, 0029	1, 462	-10, 1	1, 8	0, 11	0, 049	0, 333
	Фосген	0, 0035	1, 432	8, 2	0, 6	0, 05	0, 061	1, 0
	Хлор	0, 0032	1, 558	-34, 1	0, 6	0, 18	0, 052	1, 0

Примечание: значения K₇ в числителе – для первичного, в знаменателе – для вторичного облака.

Таблица 5

Значение коэффициента K₄ в зависимости от скорости ветра

Таблица 6

Скорость переноса облака зараженного воздуха воздушным потоком, км/ч

Примечание: Облако ЗВ распространяется на значительные высоты, где скорость ветра всегда больше, чем у поверхности земли. Вследствие этого средняя высота распространения (переноса) ЗВ будет больше, чем скорость ветра в приземном слое на высоте 5-10 м.

Таблица 7

Возможные потери людей в зонах заражения АХОВ, %

Занятие № 5. Чрезвычайные ситуации на радиационно-опасных объектах (РОО) и при использовании ядерного оружия в военное время

Аварии на радиационно-опасных объектах

Чрезвычайные ситуации из-за аварий, катастроф с выбросом радио­активных веществ (РВ) в окружающую среду могут быть обусловлены: аварией на АС / атомная электростанция (АЭС), атомная станция теплоснабжения (ACT), атомная теплоэлектроцентраль (АТЭЦ) и т.п. /; утечкой радиоактивных (р/а) газов на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ); аварией на ядерных энергетических установках (ЯЭУ) инженерно-исследовательских центров, НИИ; аварией при промышленных и испытательных ядерных взрывах (ЯВ); аварией на атомных судах, кораблях ВМФ, космических ЯЭУ; утерей р/а источников; авари­ей с ядерными боеприпасами в местах их эксплуатации, хранения или расположе­ния. Указанные объекты относят к радиационно опасным объектам (РОО).

К настоящему времени на 2005 г. в России действующих 10 АЭС и 30 реакторов на них. Суммарная выработка электроэнергии на АЭС в РФ составляет 16% от ее общего производства.

Любой объект экономики, в том числе ядерный реактор, предприятие ЯТЦ (рудники, заводы по переработке топлива и др.), на котором может произойти радиационное пора­жение людей, животных, растений и радиоактивное заражение (загрязнение) ок­ружающей природной среды называют радиационно опасным объектом (РОО). Наиболее крупные из аварий, приведших к выбросу РВ, например стронция-90, в окружающую среду: Кыштымская (Челябинская обл., ПО " Маяк", СССР, 1957 г.) на 1500 км²; АЭС в Уиндскейле (Англия, 1957 г.) на 500 км²; АЭС Три-Майл-Айленд /" Трехмильный остров" / (США, 1979 г.); Чернобыльская АЭС (СССР, 1986 г.) на 28000 км².

Аварии на РОО подразделяются (классифицируются) на радиационную аварию (РА), проектную РА, гипотетическую, запроектную, ядерную и др.

Радиационная авария – потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильностью действий персонала, стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей сверх установленных норм или радиоактивному заражению окружающей среды.

Авария радиационная проектная – авария, для которой проектом определены исходные и конечные состояния радиационной обстановки и предусмотрены системы безопасности.

Гипотетическая авария – авария, для которой проектом не предусматриваются технические меры, обеспечивающие радиационную безопасность персонала и населения.

Ядерная авария – авария, связанная с повреждением активной зоны с превышением установленных проектных пределов ядерного реактора и с потенциально опасным аварийным облучением персонала.

Следует сказать, что ядерный взрыв реактора невозможен, так как металла его расплавленных конструкций достаточно для погашения цепной реакции деления, например, это показали физический расчет реактора и в 1961 г. катастрофа на атомной подводной лодке «К-19».

Непосредственные последствия радиационной аварии (РА) АС обуславли­ваются радиоактивным заражением (РЗ) объектов, окружающей среды и пора­жающим действием ионизирующих излучений: – α -, β -, γ -, нейтронное (n) излуче­ние. В этом случае может иметь место как внутреннее облучение (при попадании РВ внутрь организма), так и внешнее облучение от них (при нахождении РВ вне тела человека). Опасность от α - и β - частиц возникает особенно при внутреннем, а не при внешнем облучении, так как они обладают высокой ионизирующей и не­большой проникающей способностью. Защитой от них соответ­ственно может служить одежда, кожа и стекла очков, экран, например из алю­миния, толщиной более 5 мм и др. Однако следует учитывать, что α - распад (на­пример, радий-226) и β - распад (например кобальт-60), многих РВ сопровождает­ся γ - излучением и при работе с ними необходима специальная защита. Опасным для человека оказывается также внешнее облучение γ - лучами и нейтронами, об­ладающими высокой проникающей и незначительной ионизирующей способно­стью. При защите от нейтронных, γ - излучений применяют материалы, обла­дающие высокими замедляющими и поглощающими свойствами, например, карбид бора (В₄С), бористая сталь, свинец и др.