Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Ноксология
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

РЕГІОНАЛЬНІ ТА ГЛОБАЛЬНІ НАДЗВИЧАЙНІ НЕБЕЗПЕКИ

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">
data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Надзвичайні небезпеки, спонтанно виникаючи і володіючи високими рівнями впливу людини, як правило, травмують великі групи людей, а промислові об'єкти, Селітебні зони і природу руйнують. Основними джерелами таких небезпек є:

• пожежо-, вибухо-, хімічно та радіаційно небезпечні виробничі об'єкти (АЕС, ракетні комплекси і т.п.);

• газові, нафтові, теплові, електричні комплекси, їх комунікації та мережі;

• нові технології, спрямовані на отримання енергії, розвиток промислових, транспортних та інших комплексів;

• вплив стихійних природних явищ, здатних викликати аварії і катастрофи на промислових та інших об'єктах.

Для Росії в силу особливостей, пов'язаних зі структурними змінами в економіці, до числа джерел надзвичайної техногенної небезпеки також відносяться:

• зупинка ряду виробництв, що зумовила порушення господарських зв'язків і збої в технологічних ланцюжках;

• високий рівень зносу основних виробничих засобів, що досягають але ряду галузей 80% і більше;

• накопичення відходів виробництва і побуту, що становлять загрозу поширення токсичних речовин в природному середовищі;

• зниження вимогливості і ефективності роботи наглядових організацій і державних інспекцій;

• зниження технологічної та трудової дисципліни працюючих.

Основними причинами великих техногенних аварій в останні роки є:

1) відмова технічних систем через дефекти виготовлення і порушення режимів експлуатації; багато сучасних потенційно небезпечні виробництва спроектовані так, що ймовірність великої аварії на них дуже висока і оцінюється величиною 10-4 і більш;

2) помилкові дії операторів технічних систем; статистичні дані показують, що понад 60% аварій сталося в результаті помилок обслуговуючого персоналу;

3) концентрація різних виробництв в промислових зонах без належного вивчення їх взаємовпливу.

Однією з поширених причин пожеж і вибухів, особливо на об'єктах нафтогазового і хімічного виробництва і при експлуатації транспортних засобів, є розряди статичної електрики.

Далі ми розглянемо різні види аварій докладніше.

Аварія радіаційна - втрата управління джерелом іонізуючого випромінювання, викликана несправністю обладнання, неправильними діями персоналу, стихійними явищами або іншими причинами, які можуть привести або привели до опромінення людей вище встановлених норм або радіоактивного забруднення навколишнього середовища.

З 1990 року для класифікації радіаційних аварій в Росії адаптована Міжнародна шкала INES, розроблена Міжнародним агентством по використанню атомної енергії (МАГАТЕ), яка приведена в табл. 2.27.

До теперішнього часу відбулося чимало радіаційних аварій різної тяжкості на підприємствах ядерної енергетики, в медицині і промислової радіографії. Особливе місце серед них займає Чорнобильська трагедія 1986 г. Це найбільша техногенна катастрофа XX в. Тільки в Росії загальна площа радіоактивного забруднення з щільністю понад 1 Кі / км2 по цезію-137 досягає більш 50 тис. Км *.

Таблиця 2.27

Класифікація радіаційних аварій (шкала INES)

рівень

події

Найменування

події

Зміст події і необхідних заходів захисту

1

незначне подія

Пошкодження різних технологічних систем, що не приводить до аварії. Захисту населення і персоналу не потрібно

2

Подія середньої тяжкості

Непрацездатність і відмови окремих каналів систем безпеки без викиду продуктів поділу. Захисту населення і персоналу не потрібно

3

серйозна подія

Викид в навколишнє середовище продуктів поділу вище допустимого викиду без порушень меж безпечної експлуатації. Доза опромінення персоналу до 50 мЗв, захисту населення не потрібно

4

Максимальна проектна аварія

Викид радіоактивних речовин (РВ) в навколишнє середовище, що не перевищує дозових меж для проектної аварії. Перевищення дозових меж всередині АЕС. Можливі ураження персоналу до 1 Зв. Необхідні іротівоаварійние заходи і захист персоналу АЕС. Захисту населення не потрібно

5

Аварія з ризиком для навколишнього середовища

Викид в навколишнє середовище РВ, який призвів до незначного перевищення дозових меж для проектної аварії. Можливе часткове ураження населення і вплив на навколишнє середовище. Необхідні часткові протиаварійні заходи щодо захисту персоналу АЕС і населення

6

важка аварія

Викид в навколишнє середовище значної частини продуктів поділу, який призвів до перевищення дозових меж для проектних аварій. Можливі ураження населення і вплив на навколишнє середовище. Необхідні протиаварійні заходи і часткова евакуація

7

Глобальна аварія

Викид в навколишнє середовище здебільшого продуктів поділу активної зони, що призвів до перевищення дозових меж для проектної аварії. Можливі гострі променеві ураження населення, тривалий вплив на навколишнє середовище. Необхідне проведення різних заходів щодо захисту населення, в тому числі евакуацію та відселення

На цих територіях в даний час проживає понад три мільйони осіб [1] .

З усіх об'єктів, що використовують джерела іонізуючого випромінювання здійснюватиме, найбільшу небезпеку як можливі джерела радіоактивних забруднень навколишнього середовища і радіаційного опромінення населення представляють підприємства ядерного паливного циклу, до яких відносяться:

• підприємства, які здійснюють видобуток ядерного палива, його переробку, транспортування палива і його відходів;

• системи ядерної зброї, заводи по їх виробництву, переробці і склади (бази) такої зброї;

• атомний військовий і цивільний флоти;

• підприємства з виготовлення тепловиділяючих елементів;

• атомні станції;

• сховища використаного ядерного палива;

• могильники відпрацьованого ядерного палива.

За призначенням розрізняють наступні ядерні реактори: для дослідницьких цілей, для виробництва штучних ізотопів, для виробництва електричної та теплової енергії (енергетичні реактори), для металургії та хімічної технології, для транспортних систем (кораблі, літаки), для медичних і технологічних цілей.

Особливе місце займають атомні електростанції (АЕС). Це пов'язано з тим, що саме в процесі роботи станції утворюється переважна частина штучних радіоактивних продуктів, активність і концентрація яких в реакторі надзвичайно високі. Аварії на АЕС, як показує практика, можуть призвести до потрапляння радіоактивних речовин в навколишнє природне середовище і радіаційному ураженню людей, тварин і рослинності на значних територіях.

Основним елементом будь-якої атомної станції є ядерний реактор. Вони класифікуються за різними ознаками: фізичним, конструктивним, за складом і розміщення ядерного пального, по типу сповільнювач нейтронів і пального, за призначенням і т.д. Принципові схеми пристрою більшості реакторів багато в чому однакові. Будь-ядерний реактор складається з активної зони, систем захисту і управління потужністю і ряду допоміжних систем.

Ядерна енергетика заснована на використанні ядерного палива, в якості якого застосовують три діляться радіонукліда: уран-235 (природний радіонуклід) і два інших - плутоній-239 і уран-238 (їх отримують штучним шляхом в процесі ядерного паливного циклу). Кінцевою метою циклу є отримання електрики або теплоти. Схема АЕС показана на рис. 2.38.

В вітчизняної ядерної технології широке застосування знайшли водо-водяні енергетичні ректори (ВВЕР) і водо-графітові реактори канального типу (РБМК - РБМК, саме останні були встановлені на Чорнобильській АЕС).

Основні параметри вітчизняних реакторів представлені в табл. 2.28.

За даними Міжнародного агентства але використання атомної енергії (МАГАТЕ), за останні 20 років в 14 країнах світу на АЕС мали місце, в середньому, близько 10 аварій різної тяжкості в рік. За тими ж даними, основні причини аварій зведені в табл. 2.29. Аварії, як правило, призводять до викиду радіоактивних речовин в навколишнє середовище.

У табл. 2.30 приведені порівняльні характеристики негативного впливу ядерних вибухів і аварії на ЧАЕС.

Принципова технологічна схема АЕС

Мал. 2.38. Принципова технологічна схема АЕС:

1 - реактор; 2 - первинна біологічний захист; 3 - вторинна біологічний захист; 4 - турбіна; 5 - електрогенератор; в - компресор; 7 - ємність для поповнення теплоносія; 8 - циркуляційний насос; 9 - парогенератор; 10 - конденсатор; 11 - підігрівач; 12 - мережевий теплообмінник

Таблиця 2.28

Основні параметри вітчизняних ядерних реакторів

параметр

ВВЕР-1000

РВПК-1000

Потужність, МВт:

електрична

1000

1000

теплова

3000

3200

ККД,%

34

31

Тиск в першому контурі, МПа

16

7

Витрата води через реактор, т / год

80 000

58 000

теплоносій

вода

вода

Температура теплоносія на виході, ° С

322

284

Завантаження паливом по діоксиду урану, т

80

228

кількість ТВЕЛів

50 800

60 950

Таблиця 2.29

Основні причини аварій на АЕС

причини аварій

відсоток аварій

Помилки в проектах (дефекти)

30,7

Знос обладнання, корозія

25,5

помилки оператора

17,5

Помилки в експлуатації

14,7

Інші причини

11,6

Таблиця 2.30

Порівняльні характеристики негативного впливу ядерних вибухів і аварії на ЧАЕС

характеристики забруднення

ядерний

вибух

Аварія на ЧАЕС

Температура хмари, ° С

100 000

2500

Висота підйому хмари, км

10-20

0,5-1,0

Тривалість існування хмари, ч

0,2

> 100

Активність радіоактивних речовин, Кн

через 1 годину

5-1011

5,6 -109

через 1 рік

9-106

2,8-108

через 10 років

3 105

4,4 107

Хімічні аварії - це надзвичайні події, що супроводжуються протокою або викидом аварійно хімічних небезпечних речовин (АХОВ), здатні привести до загибелі або хімічного зараження людей, тварин і ін.

До високотоксичних і токсичних хімічних речовин відносяться органічні і неорганічні похідні миш'яку, ртуті, кадмію, свинцю, талію, мінеральні та органічні кислоти, луги, аміак, сполуки сірки, деякі спирти і альдегіди кислот, хлор, фосген, хлористий і бромистий мстився і їх похідні та ін. До малотоксичних і нетоксичним хімічних речовин відноситься основна маса хімічних сполук, які, по суті, чи не становлять серйозної небезпеки для людини і тварин.

Особливу групу речовин складають пестициди - препарати, призначені для боротьби з шкідниками сільського господарства, бур'янами та т.п. Багато з пестицидів вельми небезпечні для людини, проте привести до масових санітарних втрат вони не можуть. За хімічною будовою пестициди можна розділити на вісім груп:

1) фосфорорганічні сполуки (паратіон, карбофос, хлорофос, дихлофос і ін.);

2) карбомати (севин, карботін і ін.);

3) хлорорганічні сполуки (ДДТ, дильдрин, гексохлоран);

4) ртутьорганічні сполуки (метил-ртуть, ацетат метоксіетил ртуті та ін.);

5) похідні феноксиуксусной кислоти;

6) похідні ДИПІРИДИЛУ (паракват, дикват і ін.);

7) органічні нітросполуки (динітроортокрезол - ДНОК, динитрофенол - ДНФ);

8) інші.

Більшість з перерахованих вище хімічних речовин може стати причиною тяжкого ураження людини. Однак привести до масових людських втрат в результаті аварій, що супроводжуються викидом (витоками), можуть не всі з них, включаючи навіть високотоксичні речовини. Тільки частина хімічних сполук, що мають здатність легко переходити в аварійних ситуаціях в основне вражає стан (пар або тонкодисперсний аерозоль), при поєднанні певних фізико-хімічних і токсичних властивостей, а також при великотоннажних виробництва, споживання, зберігання і перевезень, може стати причиною масового ураження людей. Ці хімічні сполуки і відносять до ахова, вплив яких на людину може викликати гострі і хронічні захворювання людей або їх загибель.

Для кількісної характеристики різних ЛХОВ користуються величинами токсичних доз, що враховують шлях проникнення речовини в організм людини. Під токсичною дозою в повітряному середовищі розуміється твір Ct, де С - середня за часом концентрація речовини в повітрі, t - час перебування. Для оцінки змісту ахова в повітрі застосовують токсодоза: PCt 50 - середня порогова токсодоза, що викликає початкові симптоми у 50% уражених; LCt 50 - середня смертельна токсодоза, що викликає смертельний результат у 50% уражених.

Основні фізико-хімічні і токсичні властивості найбільш поширених АХОВ наведені в табл. 2.31.

Залежно від вражаючої дії на організм людини все АХОВ поділяються на шість груп.

1. Речовини з переважно задушливою дією. До них відносяться хлор, хлорпікрин, треххлорістий фосфор, хлориди сірки, фосген і ін. Для них головним об'єктом впливу є дихальні шляхи. Деякі агенти цієї групи впливають на слизові органів дихання і очей, викликають сильне їх роздратування, а слідом за цим запально-некротичні зміни в слизових дихальних шляхів.

2. Речовини переважно загальноотруйної дії. До них відносяться окис вуглецю, синильна кислота, оксиди азоту, сірководень, ціаніди і ін. Вони здатні викликати гострі порушення енергетичного обміну, що у важких випадках може стати причиною загибелі уражених. Для цих речовин характерно бурхливу течію інтоксикації.

3. Речовини задушливої і загальноотруйної дії. До них відносяться сірчистий ангідрид, сірководень, акрилонитрил, оксиди азоту та ін. Вони здатні при інгаляційному впливі викликати токсичний набряк легенів, а при кожнорезорбтівном впливі - порушувати енергетичний обмін.

4. нейротропні отрути - речовини, що діють на генерацію, проведення і передачу нервових імпульсів. Типовими їх представниками є сірковуглець і фосфорорганічні сполуки.

5. Речовини задушливої і нейротропної дії. Типовим і найбільш часто зустрічається представником

Таблиця 2.31

Основні характеристики ахова [2]

речовина

Щільність, т / м3

газу

рідини

аміак

0,0008

0,681

-33,4

20

15,0

150

миш'яковистий

водень

0,0035

1,64

-62,5

0,1

0,2

6

фтористий

водень

0,0009

0,989

19,4

0,5

4,0

40

хлорид водню

0,0016

1,191

-85,1

5

2,0

24

бромід водню

0,0035

1,490

-67,8

2,0

2,4

6

ціанід водню

0,0009

0,689

25,6

3,0

0,2

150

сірководень

0,0015

0,964

60,4

10,0

1,0

6

формальдегід

0,001

0,815

-19,3

0,5

0,6

150

фосген

0,0035

1,420

8,2

0,5

0,55

6

хлор

0,0032

1,533

-34,1

1

0,6

3,0

Хлорпіктін

0,0057

1,658

113,0

-

0,02

6,0

хлорціан

0,0021

1,258

12,6

-

0,9

20,0

метиламін

0,0014

0,699

-6,5

-

1,2

11,0

окис етилену

0,0017

0,882

10,7

1,0

2,2

-

хлористий метил

0,0023

0,983

-23,8

-

10,8

25,0

ді метиламин

0,0020

0,680

6,9

-

0,2

Фосфор три хлор

-

1,570

75,3

-

3,0

-

Окис вуглецю

0,0012

0,968

-191,6

20,0

20,0

37,5

таких речовин є аміак. При інгаляційному його впливі протягом 60 хвилин з концентрацією 1,5 г / м3 виникає токсичний набряк легенів, на фоні якого формується важке ураження нервової системи. При концентрації 3,5 г / м3 протягом декількох хвилин може проявитися загальнорезорбтивних дію, а в перші ж хвилини проявляється дратівливе - спазми, пригнічення дихального центру і серцевої діяльності. В подальшому поразку парами аміаку призводить до розвитку запальних процесів верхніх дихальних шляхів і токсичного набряку легенів. Має виражену дію на центральну нервову систему - збудження, судоми.

6. Метаболічні отрути (окис етилену, бромистий метил, діоксини, метілхлороід, дихлоретан та ін.). Отруєння такими ахова характеризується відсутністю первинної реакції на отруту і супроводжується тривалим прихованим періодом. Навіть при смертельних ураженнях від перших проявів захворювання до летального результату проходять тижні, а то й місяці. У патологічний процес поступово втягуються багато органів, але провідними є порушення центральної нервової та кровотворної систем, роботи печінки, нирок.

Хімічно небезпечними об'єктами (ХОО) називаються такі підприємства, де зберігають, переробляють і використовують або транспортують небезпечні хімічні речовини і при аваріях на яких може статися загибель або хімічне зараження людей, тварин і рослин, а також хімічне зараження навколишнього природного середовища. На початок нового тисячоліття ХОО в нашій країні було більше 3300. Найбільш хімічно небезпечними регіонами Росії є: Башкортостан, Воронезька, Волгоградська, Саратовська, Тульська, Нижегородська, Архангельська, Ленінградська і Московська області, міста Челябінськ, Єкатеринбург, Дзержинськ, Іркутськ. Тільки в Нижегородської області є 188 таких об'єктів.

Для виявлення ступеня небезпеки і масштабів наслідків можливих хімічних аварій, а також вироблення науково обґрунтованих підходів до їх запобігання та зменшення шкоди від них за прийнятою в РСЧС методикою все ХОО поділяються на чотири класи небезпеки:

1) критичний об'єкт;

2) надзвичайно небезпечний об'єкт;

3) дуже небезпечний об'єкт;

4) потенційно небезпечний об'єкт.

Найбільш небезпечним є перший клас.

Поряд з об'єктами, хімічно небезпечними бувають і території. Прийнято вважати, що якщо в місті, районі, області є хімічно небезпечні об'єкти, то дана адміністративно-територіальна одиниця також є хімічно небезпечної. Критерієм, що характеризує ступінь такої небезпеки, є відсоток населення, яке може виявитися в зоні можливого хімічного зараження. В цьому випадку всі території також підрозділяються на чотири ступені небезпеки за наступним принципом - в зоні можливого хімічного зараження мешкає:

1) більше 50% населення території;

2) від 30 до 50% населення території;

3) від 10 до 30% населення території;

4) менше 10% населення території.

Виходячи з наведених показників, хімічно небезпечними можна вважати 90% суб'єктів Росії.

Об'єкти з хімічно небезпечними речовинами можуть бути джерелами: залпових викидів СДОР в атмосферу; скидання ахова в водойми; "Хімічного" пожежі з надходженням токсичних речовин в навколишнє середовище; руйнівних вибухів; хімічного зараження об'єктів і місцевості в районі аварії і в сліді розповсюдження хмари ахова; обширних зон задимлення в поєднанні з токсичними продуктами. Кожен з перелічених видів небезпеки за місцем і часу може проявлятися окремо, послідовно та в поєднанні з іншими небезпеками, а також може бути неодноразово повторений, в тому числі і в різних комбінаціях.

В результаті хімічної аварії утворюється зона хімічного зараження. Це територія, в межах якої поширені або привнесені хімічно небезпечні речовини в концентраціях або кількостях, що створюють небезпеку для життя і здоров'я людей, тварин і рослин протягом певного часу. Розміри цієї зони залежать від типу АХОВ, їх викинутого кількості, метеоумов і топографічних особливостей місцевості. Зовнішні межі зони хімічного зараження зазвичай відповідають граничного значення токсодоза при інгаляційному впливі на людину. Усередині цієї зони виділяють осередок хімічного зараження і зони: смертельних токсодоз, що вражають токсодоз і порогову (дискомфортно) зону (рис. 2.39).

Осередком хімічного зараження називають територію, на якій утворився джерело хімічного зараження або аварійного розливу ахова. Його радіус залежить від виду ахова і умов зберігання. При аварійному розливі ахова в піддон або обвалування зовнішні межі вогнищ хімічного зараження відповідають кордонів обвалування або діаметру піддону. При вільному розливі ахова на підстильної поверхні товщина шару (В) рідини приймається рівною 0,05 м але всієї площі розливу. Для цих умов

Зони хімічного зараження

Мал. 2.39. Зони хімічного зараження

радіус осередку хімічного зараження (м) може бути розрахований за формулою

де M 0 - маса розлився речовини, т; р "- щільність речовини, т / м3.

У зоні смертельних токсодоз хмара АХОВ володіє найбільшими вражаючими можливостями. Часто за радіус зони смертельних токсодоз приймають радіус району аварії, який залежить від виду ахова і умов його зберігання. При проведенні практичних розрахунків рекомендується значення радіуса району аварії приймати рівним при руйнуванні ємностей в 50 т: для низкокипящих рідких АХОВ - 0,5 км, для висококиплячих ахова - 0,2-0,3 км. При виникненні пожеж в ході хімічної аварії радіус збільшується в півтора-два рази.

Видалення зовнішніх кордонів зони вражаючих токсодоз від аварійних ємностей дані в СНиП 2.01.51-90 "Інженерно-технічні заходи ГО".

Порогові (дискомфортні) зони в залежності від метеоумов можуть мати різні розміри і форму. Розрахунок дискомфортних зон ведеться за ОНД-86.

Пожежі і вибухи. Пожежа - це неконтрольоване горіння поза спеціальним вогнищем. Для реалізації процесу горіння необхідна наявність пального (Г), окислювача (О) і джерела запалення (І). Горіння виникає при одночасному збігу в просторі компонентів Г, О і І. Відсутність одного з цих компонентів робить процес горіння неможливим, якщо Г і О не самовоспламеняются.

Горючі речовини. Всі горючі речовини поділяють на тверді, рідкі та газоподібні. Пожежна небезпека горючої речовини визначається його схильністю до виникнення і розвитку пожежі, яка характеризується температурою спалаху і температурою займання речовини. При цьому під температурою спалаху розуміється найнижча температура рідкого пального речовини, при якій над її поверхнею утворюються пари або гази, здатні спалахувати в повітрі від джерела запалювання; стійкого горіння при цьому не виникає.

Рідини по температурі спалаху їх парів ділять на горючі (ГР) і легкозаймисті (ЛЗР). Найбільшу пожежну небезпеку представляють суміші горючих газів і парів ЛЗР. Температура спалаху ЛЗР не вище 66 ° С у відкритому тиглі; так, температура спалаху гасу дорівнює 28 ° С, ацетону - 20 ° С.

Температурою займання горючої речовини називається та температура, при якій речовина виділяє пари і гази зі швидкістю, необхідної для підтримки стійкого горіння, після видалення джерела запалювання.

Температура самозаймання - це температура горючої речовини, при якій горіння можливо у всьому об'ємі речовини. Температура самозаймання деяких речовин: картон сірий - 478 ° С, повсть будівельний - 498 ° С, ацетон - 523 ° С, етиловий спирт - 568 ° С, нафта - 573 ° С, бензин, гас - 573 ° С, деревина соснова - 643 ° С, дизельне паливо - 653 ° С, торф кусковий і брикетний - 700 ° С, мазут - 738 ° С, бавовна-волокно - 883 ° С.

Виходячи з температур самозаймання розрізняють:

• горючі речовини, що мають температуру самозаймання вище температури навколишнього середовища;

• горючі речовини, що мають температуру самозаймання нижче температури навколишнього середовища. Такі речовини становлять найбільшу пожежну небезпеку, так як можуть загорятися без внесення теплоти ззовні. Їх називають самозайматися речовинами (матеріалами, сумішшю речовин), тобто речовинами, схильними до займання в природних умовах зберігання.

Самозаймисті речовини підрозділяють на три групи:

• речовини, здатні самозайматися від впливу повітря. До них відносять буре і кам'яне вугілля, торф, тирсу, обтиральні кінці, забруднені маслами та т.п .;

• речовини, здатні самозайматися при дії на них води (калій, магній, карбід кальцію і лужних металів, негашене вапно і ін.);

• речовини, самозаймається в результаті змішування один з одним. Хлор, бром, фтор і йод активно з'єднуються з багатьма речовинами, при цьому горіння супроводжується сильним виділенням теплоти. Ацетилен, водень, метан і етилен в суміші з хлором займаються при денному світлі, тому до хлору пред'являються особливі вимоги щодо роздільного зберігання.

Окислювачі. На пожежах роль окислювача при горінні найчастіше виконує кисень повітря, що оточує зону протікання хімічних реакцій, тому інтенсивність горіння визначається не швидкістю протікання цих реакцій, а швидкістю надходження кисню з навколишнього середовища в зону горіння.

Джерела займання. До них відносять: полум'я, променисту енергію, іскри, розряди статичної електрики, розжарені поверхні і т.п.

Зони горіння , види і небезпечні чинники пожеж. Горіння являє собою фізико-хімічний процес перетворення горючих речовин в продукти згоряння, супроводжуваний інтенсивним виділенням теплоти і світлового випромінювання. В основі горіння лежать швидкоплинні хімічні реакції окислення горючих матеріалів киснем повітря з утворенням в першу чергу СО2 і Н2О.

У просторі, в якому розвивається пожежа, умовно розглядаються три зони: горіння, теплового впливу і задимлення.

Зоною горіння називається частина простору, в якій відбувається підготовка горючих речовин до горіння (підігрів, випаровування, розкладання) і їх горіння. Розрізняють два основних види горіння: гомогенне і гетерогенне. При гомогенному (полум'яному) горінні окислювач і пальне знаходяться в газовій фазі. Гомогенне горіння має місце при згорянні горючого газу або газових середовищ, що утворюються при випаровуванні горючих рідин або при виділенні газоподібних фракцій в результаті нагрівання твердих речовин. Отримана будь-яким з цих перетворень газоподібне середовище змішується з повітрям і горить. При гетерогенному (безполуменевому) горінні пальне знаходиться в твердому стані, а окислювач в газоподібному. Процес горіння відбувається в твердій фазі і проявляється в почервонінні твердої речовини в результаті екзотермічних реакцій окислення.

Зоною теплового впливу називається частина простору, що примикає до зони горіння, в якій тепловий вплив полум'я призводить до помітної зміни стану оточуючих матеріалів і конструкцій і робить неможливим перебування в ній людей без засобів спеціального захисту.

Зоною задимлення називається частина простору, в якій від диму створюється загроза життю і здоров'ю людей.

Небезпечні фактори пожеж. До основних параметрів пожеж відносяться пожежне навантаження, масова швидкість вигоряння, швидкість поширення пожежі, температура пожежі, інтенсивність виділення теплоти і ін.

Пожежне навантаження характеризує енергетичний потенціал горючих матеріалів, що припадають на одиницю площі підлоги або ділянки землі. Вона вимірюється в одиницях енергії або в одиницях маси горючих матеріалів (в перерахунку на деревину) на одиниці площі - Дж / м2, кг / м2. Перерахунок на деревину здійснюється виходячи з того, що при згорянні 1 кг деревини в середньому виділяється 18,8 МДж енергії.

Масова швидкість вигоряння - втрата маси горючого матеріалу в одиницю часу. Вона залежить від відношення площі поверхні горіння речовин до їх обсягу, щільності упаковки, умов газообміну та інших причин. Наприклад, швидкість вигоряння меблів - 50, колод і великих дерев'яних елементів - 25, пиломатеріалів в штабелях - 400 кг / (м2 / год).

Швидкість поширення пожежі визначається швидкістю поширення полум'я поверхнею горючого матеріалу. Вона залежить від виду матеріалу, його здатності до займання, початкової температури, напрямку газового потоку, ступеня подрібнення матеріалу і ін. Швидкість поширення полум'я варіюється в широких межах в залежності від кута нахилу поверхні: при куті нахилу 90 ° швидкість поширення полум'я вниз в два рази менше середньої швидкості для горизонтальної поверхні даного матеріалу, а вгору - о восьмій - десять разів більше.

Швидкість поширення полум'я в сумішах газів, що використовуються в промисловості, дорівнює:

• углевоздушние суміші - 0,3-0,5 м / с;

• водородовоздушная суміш - 2,8 м / с;

• водородокіслотная суміш - 13,8 м / с;

• ацетіленокіслородная суміш - 15,4 м / с.

Можливість загоряння конструкцій і матеріалів під дією потоків гарячого повітря і променистого випромінювання пожежі, а також безпечне видалення людей від вогнища пожежі є головними показниками, що характеризують обстановку при пожежах.

Пожежі поділяють:

1) за ознакою зміни площі: що поширюються і не поширюються;

2) за умовами масо-і теплообміну з навколишнім середовищем: в огорожах (внутрішні пожежі) і на відкритій місцевості (відкриті пожежі).

Більшість внутрішніх пожеж , пов'язаних з горінням твердих матеріалів, починається з виникнення локального відкритого полум'яного горіння. Поступово збільшується температура горючого матеріалу поблизу зони горіння, інтенсифікуються фізико-хімічні процеси горіння, зростає факел полум'я, горіння переходить в загальне в межах приміщення; при досягненні температури приблизно 100 ° С починається руйнування шибок і в зв'язку з цим істотно змінюється газообмін, горіння посилюється і полум'я починає виходити за межі приміщення, що може стати причиною загоряння сусідніх споруд.

Поширення полум'я на сусідні будівлі та споруди можливо також за рахунок випромінювання і перекидання на значні відстані палаючих конструктивних елементів (сажки) або незгорілих частинок (іскри).

За межами приміщень, в яких виникла пожежа, температура продуктів горіння може бути не критичною для людини, але зміст продуктів згоряння в повітрі може стати небезпечним. Це характерно для високих будівель і споруд коридорній системи, в яких небезпека для людини настає через 0,5-6 хв після початку пожежі, тому під час пожежі необхідна негайна евакуація.

Показник небезпеки при внутрішньому пожежі - час, після закінчення якого виникають критичні ситуації для життя людей. Час евакуації, при перевищенні якого можуть скластися такі ситуації, називається критичним часом евакуації. Розрізняють критичний час по температурі (цей час дуже мало, так як небезпечна для людини температура невелика і складає 60 ° С), критичний час по утворенню небезпечних концентрацій шкідливих речовин (швидкість поширення продуктів згоряння по коридорах дорівнює 30 м / хв), критичний час по втраті видимості (задимлення).

Необхідність термінової евакуації визначається також тією обставиною, що пожежі можуть супроводжуватися вибухами, деформаціями і обваленням конструкцій, скипанням і викидом різних рідин, в тому числі легкозаймистих і сильно отруйних.

До відкритим відносяться пожежі газових і нафтових фонтанів, складів деревини, пожежі на відкритих технологічних установках, пожежі на складах кам'яного вугілля і ін. Спільною особливістю всіх відкритих пожеж є відсутність накопичення теплоти в газовому просторі. Теплообмін відбувається з необмеженим навколишнім простором, газообмін не обмежується конструктивними елементами будівель і споруд, він більш інтенсивний. Процеси, які відбуваються на відкритих пожежах, в значній мірі залежать від інтенсивності і напрямку вітру.

Зона горіння на відкритому пожежі в основному визначається розподілом горючих речовин в просторі і формують зону горіння газовими потоками. Зона теплового впливу - в основному визначається променистим тепловим потоком , так як конвективні теплові потоки йдуть вгору і мало впливають на зону теплового впливу на поверхні землі. За винятком лісових і торф'яних пожеж зона задимлення на відкритих пожежах несуттєво перешкоджає гасінню пожеж. В середньому максимальна температура полум'я відкритого пожежі для горючих газів становить 1200-1350, для рідин - 1100-1300 і для твердих горючих матеріалів органічного походження - 1100-1250 ° С.

За масштабами і інтенсивності відкриті пожежі можна поділити на:

1) окремий пожежа, що виникає в окремій будівлі (споруді) або в невеликій групі будівель;

2) суцільний пожежа, що характеризується одночасним інтенсивним горінням переважної кількості будівель і споруд на певній ділянці забудови (більше 50%);

3) вогневої шторм - особлива форма поширюється суцільного пожежі, що утворюється в умовах висхідного потоку нагрітих продуктів згорання і швидкого надходження в сторону центру вогневого шторму значної кількості свіжого повітря (вітер зі швидкістю 15 м / с і більше);

4) масовий пожежа, що утворюється при наявності в місцевості сукупності окремих і суцільних пожеж.

Поширення пожеж і перетворення їх в суцільні визначається щільністю забудови території об'єкта. Про вплив щільності розміщення будівель і споруд на ймовірність поширення пожежі можна судити за орієнтовними даними, наведеними нижче:

Відстань між будівлями, м

0

5

10

15

20

30

40

50

70

90

Ймовірність розповсюдження пожежі, %

100

87

66

47

27

23

9

3

2

0

При відкритих пожежах головним джерелом поширення пожежі є променистий теплообмін. Щільність променистого теплового потоку Q1 (Вт / м2) залежить від великої кількості факторів, що характеризують як сам процес формування теплового випромінювання, так і його вплив на навколишні тіла. Врахувати кожен з цих факторів в аналітичному вираженні, що описує процес теплообміну, не представляється можливим, тому при проведенні розрахунків враховуються лише основні з них. Розрахунки проводять за формулою Стефана-Больцмана:

де C np - пріведеннийкоеффіціент випромінювання (для практичних розрахунків Вт / (M2-K4)); ε - приведена ступінь чорноти оточуючих предметів: F i - площа поверхні, яка випромінює променистий потік, м2; ψ - коефіцієнт опромінювання, що залежить від розташування і розмірів поверхонь і показує частку променистого потоку, що випромінюється поверхнею полум'я; T 1 - середня температура самозаймання нагрівальних поверхонь, К; T 2 - середня температура полум'я, К.

Величини, необхідні для розрахунку за формулою, наведені нижче:

горючий матеріал

Середня температура полум'я, К

Торф, мазут

1273

Деревина, нафта, гас, дизельне паливо

1373

Кам'яне вугілля, каучук, бензин

1473

Антрацит, сірка

тисячу п'ятсот сімдесят три

горючі гази

1773

Наведена ступінь чорноти визначається але ступеня чорноти (ειιρ) факела полум'я (ε ") і ступеня чорноти опромінюється матеріалу (εΜ) за формулою

де і So - площа факела і опромінюваної поверхні.

Ступінь чорноти факела племені при горінні різних матеріалів:

Кам'яне вугілля, деревина, торф

0,7

Мазут, нафта

0,85

Бензин, гас, дизельне паливо

0,98

Ступінь чорноти різних матеріалів:

сталь листова

0,6

мідь окислена

0,95

Гума тверда

0,86

Гума м'яка

0,9

Дерево стругання, картон, торф

0,93

толь покрівельний

0,9

шкіра людини

0,95

Взаємне розміщення факела полум'я і опромінюється тіла враховується за допомогою коефіцієнта ψ. Значення цього коефіцієнта залежить від форми і розмірів факела полум'я, а також від розташування опромінюється елементарної площадки по відношенню до факела полум'я. Полум'я має досить складну, мінливу в часі форму, але в практичних розрахунках факел полум'я умовно замінюється прямокутної майданчиком, розміщення якої по відношенню до опромінюють тілу розглядається так, як це показано на схемі, наведеній на рис. 2.40.

Значення ψ, відповідне такою схемою, може бути визначено за формулою: ψ = 4ψ12 (в разі, коли елементарна площадка розташована навпроти геометричного центру випромінюючої поверхні); ψ = 2 | /! 2 (в разі, коли елементарна площадка розташована на рівні нижньої кромки поверхні, що випромінює):

Розрахункова схема для визначення значення ψ12 (облучаемая елементарна площадка розташована на відстані г по нормалі від одного з кутів майданчика, що замінює факел полум'я)

Мал. 2.40. Розрахункова схема для визначення значення ψ 12 (облучаемая елементарна площадка розташована на відстані г по нормалі від одного з кутів майданчика, що замінює факел полум'я)

Значення щільності теплового потоку істотно залежить від тривалості впливу. Мінімально необхідна для займання матеріалу щільність теплового випромінювання, що впливає на тіло протягом певного часу, називається критичною (Q; l Kn.) І визначається в лабораторних експериментах. У табл. 2.ό2 наведені значення <2Л кр для різних матеріалів при тривалості впливу 3, 5 і 15 хв.

Розподіл кількості пожеж з причин виникнення показано на рис. 2.41.

Вибух - швидко протікає процес фізичного або хімічного перетворення речовин, що супроводжується вивільненням великої кількості енергії в обмеженому обсязі, в результаті якого в навколишньому простий-

Таблиця 2.32

Значення критичної щільності теплового потоку, Вт / м 2

матеріал

Тривалість опромінення, хв

3

5

15

Деревина з шорсткою поверхнею

20 600

17 500

12 900

Деревина, пофарбована олійною фарбою

26 700

23 300

17 500

картон сірий

18 000

15 200

10 800

Склопластик

19 400

18 600

15 300

Гума

22 600

19 200

14 800

Розподіл пожеж та причин виникнення

Мал. 2.41. Розподіл пожеж та причин виникнення

ранство утворюється і поширюється ударна хвиля, здатна створити загрозу життю та здоров'ю людей, завдати матеріальної шкоди, шкоди навколишньому середовищу і стати джерелом НС.

Джерелом енергії при вибуху можуть бути як хімічні, так і фізичні процеси. У більшості вибухів джерелом виділення енергії є хімічні перетворення речовин, пов'язані з окисленням. Існує багато речовин, які в нормальних умовах досить стійкі і можуть перебувати в твердому, рідкому, газоподібному або аерозольному стані. Однак в результаті ініціюючого впливу (теплотою, тертям, ударом або яким-небудь іншим способом) в них починаються екзотермічні процеси, що протікають з великою швидкістю і призводять до вибуховій перетворенню.

Найбільш поширеними конденсованими вибуховими речовинами (ВВ) є тротил, гексоген, димний порох, піроксилін, аммотол, октоген і деякі інші. Вибухи конденсованих ВВ протікають в режимі детонації, при якому вибухова хвиля в заряді поширюється з постійною швидкістю. Швидкості детонації перебувають у межах від 1,5 до 8 км / с, а тиск в епіцентрі вибуху досягає 20-38 ГПа.

Прикладами вибухів, енерговиділення при яких обумовлено фізичними процесами, можуть служити аварійне виливання розплавленого металу в воду, при якому випаровування протікає вибуховим чином внаслідок надзвичайно швидкої тепловіддачі, і вибухи стислих або зріджених газів. У цьому випадку енергія визначається процесами, пов'язаними з адіабатичним розширенням парогазових середовищ і перегрівом рідин.

На промислових підприємствах найбільш вибухонебезпечними є утворюються в нормальних або аварійних ситуаціях газовоздушні (ГВС) і пилоповітряні (ПлВС) суміші.

З ГВС найбільш небезпечні вибухи сумішей вуглеводневих газів з повітрям, а також парів легкозаймистих рідин. Вибухи ПлВС відбуваються на мукомольном виробництві, на зернових елеваторах, при поводженні з барвниками, при виробництві харчових продуктів, в текстильній промисловості і т.п.

На практиці частіше за інших зустрічаються вільні повітряні, наземні (приземні) вибухи, вибухи всередині приміщень (внутрішні), а також вибухи великих хмар ГВС. Сумарне виділення енергії при вибуху оцінюється енергетичним потенціалом вибуху.

До вільним повітряним відносять вибухи, що відбуваються на значній висоті від поверхні землі, коли не відбувається посилення ударної хвилі між центром вибуху і об'єктом за рахунок відображення. Вибухова хвиля послаблюється у міру її поширення, і за характером впливу на навколишнє середовище утворюються три зони: найближча, проміжна і слабкого вибуху. Найближча до джерела зона характеризується величезними тисками і температурами. У проміжній зоні, в якій надлишковий тиск досить велике, може спричинити серйозне руйнування і смертельні ураження людей. У зоні слабкого вибуху вірогідні середні і слабкі руйнування і ураження людей середнього ступеня тяжкості.

Основним параметром, що визначає вражаючу дію ударної хвилі на людей і об'єкти, є надлишковий тиск у фронті ударної хвилі . Воно залежить від маси M заряду вибухової речовини в тротиловому еквіваленті (кг) і від відстані х від центру вибуху до об'єкта (м). Для практичних розрахунків залежність надлишкового тиску вибуху від відстані, маси заряду і виду вибуху визначається формулою

Наземні і приземні вибухи. Якщо вибух відбувається на поверхні землі, то повітряна ударна хвиля від нього посилюється за рахунок відображення. Параметри ударної хвилі розраховують за формулою вільного повітряного вибуху, проте величину надлишкового тиску вибуху подвоюють.

Більш складні процеси відбуваються при вибухах в приземних шарах атмосфери. При цих вибухах утворюються сферичні повітряні ударні хвилі, що поширюються в просторі у вигляді області стиснення - розрядження (рис. 2.42).

Фронт повітряної ударної хвилі характеризується стрибком тиску повітря, при досягненні сферичної ударної хвилі земної поверхні вона відбивається від неї, що призводить до формування відбитої хвилі. На деякій відстані від епіцентру вибуху фронти прямий і відображеної ударних хвиль зливаються, утворюючи головний хвилю, що має фронт, нормальний до поверхні Землі і що переміщається уздовж її поверхні. Область простору, де відсутня накладення і злиття фронтів, називається зоною регулярного відображення , а область простору, в якій поширюється головний хвиля, - зоною нерегулярного відображення.

З моменту приходу фронту повітряної ударної хвилі в точку на земній поверхні тиск різко підвищується до максимального значення ΔΡψ, а потім убуває до атмосферного Р0 і нижче. Період підвищеної надлишкового тиску називається фазою стиснення, а період зниженого тиску - фазою розрідження.

Дія повітряної ударної хвилі на будівлі і споруди визначається не тільки надлишковим тиском, а й швидкісним напором повітряних мас.

Хвилеутворення при повітряному вибуху в приземної зоні

Мал. 2.42. Хвилеутворення при повітряному вибуху в приземної зоні:

Е - епіцентр вибуху; П - фронт падаючої хвилі; Про - фронт відбитої хвилі; А - зона регулярного відображення; Б - зона нерегулярного відображення; Г - фронт головний ударної хвилі

Внутрішній вибух характеризується тим, що навантаження впливає на об'єкт зсередини. Виникаючі навантаження залежать від багатьох чинників: типу вибухової речовини, його маси, повноти заповнення внутрішнього об'єму приміщення вибуховою речовиною, його розташування у внутрішньому обсязі і т. Д. Повне рішення задачі визначення параметрів вибуху є складним завданням. Орієнтовно оцінку можливих наслідків вибухів всередині приміщення можна проводити за величиною надлишкового тиску, що виникає в обсязі виробничого приміщення.

Для горючих газів, парів легкозаймистих і горючих рідин надлишковий тиск вибуху розраховується за формулою

де ротах - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі; визначається експериментально або за довідковими даними, за відсутності даних його допускається приймати рівним 900 кПа; Pq - початковий тиск (допускається приймати рівним 101 кПа); М г - маса горючого газу або парів легкозаймистої чи горючої рідини, що надійшли в результаті аварії в приміщення, кг; Z - частка участі завислого дисперсного продукту у вибуху; рг - щільність газу, кг / м3; V CB - вільний об'єм приміщення в м3, він визначається як різниця між обсягом приміщення і об'ємом, займаним технологічним обладнанням (якщо вільний об'єм приміщення визначити неможливо, то його приймають умовно рівним 80% геометричного об'єму приміщення); Сст - стехиометрический коефіцієнт; До н - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння, його допускається приймати рівним 3.

Надмірний тиск вибуху для хімічних речовин, крім згаданих вище, а також для сумішей розраховується за формулою

де II V - теплота згоряння, Дж / кг-1; рв - щільність повітря до вибуху при початковій температурі, кг / м3; Ср - питома теплоємність повітря, Дж / (кг * К); допускається приймати рівною 1,01 • 103 Дж / (кг-К); T0 - початкова температура повітря, К.

Надмірний тиск вибуху для горючого пилу визначають за формулою, де за відсутності даних коефіцієнт Z приймається рівним 0,5. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для речовин і матеріалів, здатних вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним, проводять по цій же формулі, приймаючи Z = 1.

Основні параметри вибуху деяких аерозолів наведені в табл. 2.33 (НКМЗ - нижній концентраційний межа запалення аерозолів або межа поширення полум'я).

Розрахунковий надлишковий тиск вибуху для гібридних вибухонебезпечних сумішей, що містять гази (пари) і пилу, знаходять за формулою

де - тиск вибуху, обчислений для газу (пара); - тиск вибуху, обчислений для пилу.

Вибух (горіння) газової хмари. Причинами вибухів можуть бути великі газові хмари, що утворюються при витоках або раптовому руйнуванні герметичних ємностей, трубопроводів і т.п. Ініціатори горіння або вибуху в цих випадках носять найчастіше випадковий характер, причому займання не завжди супроводжується вибухом. Процес вибуху або горіння таких газових хмар має ряд специфічних особливостей, що призводить до необхідності розглянути ці процеси окремо.

Таблиця 2.33

Основні параметри вибуху аерозолів

матеріал

н "

кДж / кг

Дисперсність, MKM

НКМЗ,

г / м3

ДР. кПа

поліетилен

47 100

250

45,0

630

полістирол

39 800

20-70

27,5

590

метил целюлоза

11 800

850

30,0

660

нафталін

39 900

100

2,5

651

фталевий ангідрид

21 000

74

12,6

750

сірка

8200

8,5

2,3

406

алюміній

30130

-

58,0

830

При поганому перемішуванні газоподібних речовин з атмосферним повітрям вибуху взагалі не спостерігається. В цьому випадку під час займання газо- або пароповітряної суміші від місця ініціювання з дозвуковій швидкістю буде поширюватися "хвиля горіння". Так як поширення полум'я відбувається з порівняно низькою швидкістю, в хвилі горіння тиск не підвищується. У такому процесі має місце тільки розширення продуктів горіння за рахунок їх нагрівання в зоні полум'я, і тиск встигає вирівнятися але всьому об'єму. Повільний режим горіння хмари з зовнішньої поверхні з великим виділенням променевої енергії може привести до утворення вогнищ пожеж.

При оцінці руйнівної дії вибуху газового хмари у відкритому просторі необхідно визначити надлишковий тиск (швидкісний напір) у фронті полум'я. Якщо полум'я поширюється від точкового джерела запалювання в необмеженому просторі, то воно має форму, близьку до сфери. Для полум'я граничних вуглеводнів швидкісний напір у відкритому просторі може досягати 26 кПа.

За надлишкового тиску вибуху можна орієнтовно оцінити ступінь впливу ударної хвилі на людей (табл. 2.34). При кількісній оцінці ступеня ураження застосовані середні значення тисків, що викликають ту чи іншу ступінь ураження у 50% постраждалих.

За міжнародними нормами небезпечним для людини є надлишкове АР > 6,9 кПа.

Пожежі і вибухи досить часто взаємопов'язані в просторі і часі. Так, під час пожежі можливі вибухи на-

Таблиця 2.34

Тиску ударною хвилею, що викликають ураження людини

ΔΡ, кПа

результат впливу

20

Розриви барабанних перетинок. Невеликі крововиливи в легені (ураження 1-го ступеня)

50

Крім зазначеного вище, загальне струс організму, болючий удар по голові, крововилив в легені, міжм'язової крововилив, гіперемія мозку, іноді перелом ребер (ураження 2-го ступеня)

70

Тиск, важко переноситься організмом, що викликає стан контузії (поразка 3-го ступеня)

100 і більше

Переломи ребер, летальний результат (ураження 4-го ступеня)

Гревал ємностей із стисненими та зрідженими газами, ємностей з ЛЗР, а під час вибуху, наприклад, побутового газу, можливе займання навколишніх горючих речовин. Відзначимо, що вибухи природного газу (магістрального і подається з балонів) в житлових приміщеннях - досить часта подія, яке виникає через попадання газу до об'єму приміщення в кількості вище НКМЗ (для побутового газу НКМЗ = = 2% обсягу) при появі джерела займання (полум'я, іскри і т.п.).

  • [1] За наслідками можна порівняти з аварією на ЧАЕС, ймовірно, є аварія на АЕС в Фукусімі, але в даний час точних даних не існує, так як роботи по усуненню наслідків аварії ще ведуться. Події на ЧАЕС і АЕС "Фукусіма-1" віднесені МАГАТЕ до 7-го класу за шкалою INES.
  • [2] У табл. 2.31 значення порогових токсодоз наведені для дорослих, для дітей вони в 4-10 разів менше.
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
data-override-format="true" data-page-url = "//stud.com.ua">
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук