Колодкин В.М., Мурин А.В., Петров А.К., Горский В.Г. Количественная оценка риска химических аварий

Подождите немного. Документ загружается.

6.7. Влияние места размещения объекта 181

Таблица 6.23. Масса M

и вероятность P

типа отравляющего вещества, посту-

пившего в атмосферу при гипотетическом взрыве на объектах Удмуртии.

Место Стадия Калибр, M

, M

, Вероятность типа ОВ — P

аварии мм кг кг Зарин Зоман Ви-газ

Ж/д 1 К-р 122 1,26 25,2 0,1009 0,3566 0,1122

К-р 130 0,54 10,7 0,0645 — 0,0177

К-р 140 1,19 23,8 0,0375 — —

К-р 152 1,00 19,9 0,0492 0,1747 —

К-р 220 5,66 113,1 — 0,0533 —

К-р 240 1,81 36,3 0,0334 — —

Корпус 1 2,3,4 К-р 122 1,26 25,2 0,1105 0,3904 0,1229

К-р 130 0,54 10,7 0,0707 — 0,0194

К-р 140 1,19 23,8 0,0411 — —

К-р 152 1,00 19,9 0,0538 0,1912 —

5,6 122 1,13 22,7 0,0944 0,3679 0,1769

130 0,61 12,2 0,0581 — 0,0139

140 1,24 24,9 0,0465 — —

152 1,19 23,7 0,0581 0,1843 —

Корпус 1A 2,3,4 К-р 122 1,26 25,2 0,1146 0,4051 0,1275

К-р 152 1,00 19,9 0,0559 0,1984 —

К-р 220 5,66 113,1 — 0,0605 —

К-р 240 1,81 36,3 0,0379 — —

5,6 122 1,13 22,7 0,0853 0,3325 0,1598

152 1,19 23,7 0,0525 0,1666 —

220 6,10 122,0 — 0,1626 —

240 2,40 47,9 0,0407 — —

Складское 122 1,13 22,7 0,1142 0,4037 0,1271

помещение 130 0,61 12,2 0,0730 — 0,0200

объекта 140 1,24 24,9 0,0425 — —

хранения 152 1,19 23,7 0,0417 0,1483 —

220 6,10 122,0 — 0,0181 —

240 2,40 47,9 0,0113 — —

Характеристики источников химической опасности. Результирующие ха-

рактеристики источников химической опасности при гипотетических авариях на

объектах с химическим оружием в Кизнерском районе Удмуртии представлены в

таблицах 6.23 - 6.25.

Как и в предшествующих разделах, анализу подлежали наиболее значимые

по последствиям аварийные ситуации, связанные с «взрывом», «пожаром», «про-

ливом». Источник химической опасности при аварии характеризуется: массой ток-

сичного вещества, попавшего в атмосферу — M

, или площадью разлития — S

, с

которой происходит испарение токсичного вещества; соответствующими предель-

ными значениями — M

и S

; вероятностями типов отравляющих веществ — P

182 Оценка риска хранения и утилизации боевых отравляющих веществ

Таблица 6.24. Результирующие характеристики источников химической опас-

ности при пожаре на объектах Удмуртии.

Место Стадия Калибр, мм m

Ж/д 1 К-р 122, зоман 0.38 5,40 0,3566

К-р 122, ви-газ 1,82 26,03 0,1122

К-р 130, ви-газ 0,89 12,65 0,0177

К-р 152 зоман 0,77 11,05 0,1747

К-р 220 зоман 2,63 37,54 0,0533

Корпус 1 2,3,4 К-р 122, зоман 0,83 16,2 0,3904

К-р 122, ви-газ 3,98 78,1 0,1229

К-р 130, ви-газ 1,94 37,9 0,0194

К-р 152 зоман 1,69 33,2 0,1912

5,6 122, зоман 0,49 9,8 0,3679

122, ви-газ 2,38 46,6 0,1769

130, ви-газ 1,16 22,7 0,0139

152 зоман 1,01 19,8 0,1843

Корпус 1A 2,4 К-р 122, зоман 0,83 16,2 0,4051

К-р 122, ви-газ 3,98 78,1 0,1275

К-р 152 зоман 1,69 33,2 0,1984

К-р 220 зоман 3,74 73,4 0,0605

3 К-р 122, зоман 0,83 16,2 0,4051

К-р 122, ви-газ 3,98 78,1 0,1275

К-р 152 зоман 1,69 33,2 0,1984

К-р 220 зоман 5,74 112,6 0,0605

5,6 122, зоман 0,20 4,0 0,3325

122, ви-газ 0,97 19,1 0,1598

152 зоман 0,41 8,1 0,1666

220 зоман 2,81 55,0 0,1626

Складское 122, зоман 0,83 16,2 0,4037

помещение 122, ви-газ 3,98 78,1 0,1271

объекта 130, ви-газ 1,94 37,9 0,0200

хранения 152 зоман 1,69 33,2 0,1483

220 зоман 5,74 112,6 0,0181

Вероятность типа отравляющего вещества в химическом боеприпасе определяет-

ся с учетом количества боеприпасов каждого вида, которые гипотетически могут

находиться в месте аварии.

Данные, представленные в таблицах 6.23 — 6.25, отвечают результатам рас-

четов по алгоритмам, описанным в соответствующих разделах 6.3, 6.4 и 6.5. При

этом была использована информация по химическим боеприпасам (калибр, напол-

нение, количество), отвечающая Кизнерскому арсеналу. Предполагалось сохране-

ние технологии утилизации и основных технических решений, принятых по заводу

уничтожения химического оружия.

6.7. Влияние места размещения объекта 183

Таблица 6.25. Площади проливов — S

и вероятности P

типов отравляющих

веществ при проливе на объектах Удмуртии.

Место Калибр, S

, S

, Вероятность типа ОВ — P

аварии мм м

Зарин Зоман Ви-газ

Корпус 1 К-р 122 24 143 0,1105 0,3904 0,1229

К-р 130 12 73 0,0707 — 0,0194

К-р 140 21 122 0,0411 — —

К-р 152 20 115 0,0538 0,1912 —

Корпус 1A К-р 122 24 143 0,1146 0,4051 0,1275

К-р 152 20 115 0,0559 0,1984 —

К-р 220 83 488 — 0,0605 —

К-р 240 32 188 0,0379 — —

Складское 122 24 144 0,1142 0,4037 0,1271

помещение 130 11 66 0,0730 — 0,0200

объекта 140 26 155 0,0425 — —

хранения 152 19 110 0,0417 0,1483 —

220 99 584 — 0,0181 —

240 36 212 0,0113 — —

Сопоставление результатов прогнозирования. Итоговые результаты расче-

тов риска от объектов на территории Удмуртии представлены в таблицах 6.26 -

6.27. Соответствующие уровни локального риска представлены на рис. 6.9, на

рис 6.10 приведены итоговые F -N-кривые для случая без эвакуации населения.

Таблица 6.26. Характеристики уровня опасности от объекта уничтожения хими-

ческого оружия на территории Удмуртии.

z P

Групповой риск Локальный риск

· W

Вклад, % W

· W

Вклад, %

Эвакуация населения в течение 1 часа

«Взрыв» 5·10

−4

1·10

−13

7·10

−17

0,0 6·10

2,81 85

«Пожар» 5·10

−4

1·10

−5

6·10

−9

100,0 9·10

0,44 13

«Пролив» 5·10

−6

3·10

−10

2·10

−15

0,0 2·10

0,08 2

Всего R

= 6·10

−9

= 3, 34

Без эвакуации населения

«Взрыв» 5·10

−4

6·10

−7

3·10

−10

4,6 1·10

7,41 79

«Пожар» 5·10

−4

1·10

−5

6·10

−9

93,6 3·10

1,68 18

«Пролив» 5·10

−6

2·10

−5

1·10

−10

1,8 6·10

0.27 3

Всего R

= 6·10

−9

= 9, 37

Предельные оценки

«Взрыв» 5·10

−4

6·10

−2

3·10

−5

73,4 2·10

118,5 86

«Пожар» 5·10

−4

2·10

−2

1·10

−5

24,4 4·10

18,28 13

«Пролив» 5·10

−6

2·10

−1

9·10

−7

2,3 3·10

1,71 1

Всего R

= 4·10

−5

= 138, 5

184 Оценка риска хранения и утилизации боевых отравляющих веществ

Таблица 6.27. Характеристики уровня опасности от объектов по утилизации и

хранению отравляющих веществ на территории Удмуртии (X — без эвакуации,

t=1

— при условии эвакуации населения в течение часа, X — предельные зна-

чения).

Объект утилизации Объект хранения

t=1

X X X|

t=1

X X

blast

1·10

−13

6·10

−7

6·10

−2

2·10

−6

1·10

−1

9,84

blast

6·10

1·10

2·10

5·10

1·10

2·10

blast

let

0 0 337 15 1030 5210

blast

let

2·10

−7

3·10

−10

7·10

−9

8·10

−9

fire

1·10

−5

1·10

−5

2·10

−2

4·10

−4

2·10

−1

17,83

fire

9·10

3·10

4·10

5·10

2·10

4·10

fire

let

41 41 339 111 1120 5540

fire

let

5·10

−6

6·10

−6

1·10

−7

7·10

−9

2·10

−8

5·10

−9

spill

3·10

−10

2·10

−5

2·10

−1

2·10

−4

9·10

−2

10,61

spill

2·10

6·10

3·10

2·10

7·10

4·10

spill

let

0 1 181 88 1480 3360

spill

let

1·10

−6

1·10

−6

6·10

−10

2·10

−10

2·10

−10

6·10

−9

6·10

−9

4·10

−5

2·10

−7

2·10

−4

1·10

−2

3 9 139 5 14 309

Из сопоставления характеристик источников химической опасности на объек-

тах с боевыми отравляющими веществами (см. таблицы 6.10, 6.17, 6.19 и 6.23 -

6.25) следует, что изменение номенклатуры химических боеприпасов не вносит

принципиальных изменений в результаты прогнозирования характеристик источ-

ников. Утверждение справедливо для химических боеприпасов, хранящихся на

арсеналах ствольной и реактивной артиллерии, размещенных в Курганской обла-

сти и в Удмуртской Республике. Поэтому и оценки локального риска, независимо

от мест размещения объектов, не имеют существенных различий.

Действительно, интегральные оценки условного риска при авариях на объек-

тах Удмуртии, представленные в таблицах 6.26 — 6.27, незначительно отличаются

от соответствующих значений при авариях на объектах Курганской области (та-

блицы 6.21 — 6.22).

Здесь необходимо подчеркнуть, что хотя итоговые оценки локaльного риска

и не имеют существенных различий, структура риска для этих объектов различ-

на. Основной вклад в групповой риск от объектов Курганской области вносит

условная авария «взрыв» с участием боевых частей химических ракет, начиненных

чрезвычайно токсичным ви-газом, что обусловлено довольно значительной массой

отравляющего вещества, содержащегося в указанных боеприпасах. На объектах в

Кизнерском районе основной вклад в групповой риск приходится на долю «пожа-

ра» с участием снарядов реактивной артиллерии, начиненных зоманом. Указанные

обстоятельства требуют пояснения.

6.7. Влияние места размещения объекта 185

Таблица 6.28. Значения характеристик аварийной опасности от объектов с бое-

выми отравляющими веществами, размещенных в двух районах России (X — без

эвакуации нселения, X |

t=1

— при условии эвакуации населения в течение часа,

X — предельные значения).

Объект по утилизации Объект хранения

Характеристика Курганская Удмурская Курганская Удмурская

область Республика область Республика

t=1

1·10

−12

6·10

−9

1·10

−5

2·10

−7

2·10

−8

6·10

−9

8·10

−5

2·10

−4

3·10

−5

4·10

−5

3·10

−3

1·10

−2

t=1

2 3 4 5

4 9 10 14

90 100 200 300

let

t=1

0 41 114 111

let

27 41 495 1480

let

995 574 7227 5540

Анализ таблиц 6.23 и 6.24 с характеристиками источников токсической опас-

ности показывает, что массы отравляющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

при взрыве на стадииях 3,4 и при пожаре на стадиях 5,6 в корпусе 1А (именно эти

ситуации вносят доминирующий вклад в условные оценки группового риска) сопо-

ставимы. Однако, как указывалось ранее (см. раздел 6.4.3), при пожаре механизм

дисперсии примеси в атмосфере таков, что аварийное воздействие передается уда-

ленным реципиентам быстрее, чем, например, при взрыве или проливе (приземные

источники). Именно это и обуславливает значительный вклад «пожара» в группо-

вой риск от Кизнерского объекта по уничтожению химического оружия.

Результаты сопоставления уровней аварийной опасности, связанных с объек-

тами по хранению и утилизации химических боеприпасов ствольной и реактивной

артиллерии, размещенных в двух регионах России (табл. 6.28), показывают что по-

тенциальная опасность, обусловленная имманентными характеристиками техноген-

ных объектов совпадает. Вывод следует из сопоставления значений интегральных

оценок аварийного риска R

для объектов по хранению и утилизации, представ-

ленных в таблице 6.28, которые совпадают с точностью до порядка. Это означает,

что персонал, обслуживающий технологический процесс хранения и утилизации

боевых отравляющих веществ независимо от местоположения объекта подвергает-

ся примерно одинаковой опасности.

Сопоставление значений интегральных оценок группового риска R

при ава-

риях на объектах по хранению и утилизации боевых отравляющих веществ, разме-

щенных в разных регионах, показывает некоторое различие в уровнях опасности

для населения. Так, уровень аварийной опасности, связанный с арсеналом хране-

ния, размещенным в Удмуртии выше, чем уровень опасности, порождаемый арсе-

налом в Курганской области. Но можно заметить, что эвакуация населения при

аварии более эффективна в Удмуртии. Это связано как с различиями в плотностях

распределения населения, так и с различиями в структуре аварийного риска.

186 Оценка риска хранения и утилизации боевых отравляющих веществ

1e-12

1e-11

1e-10

1e-09

1e-08

1e-07

1e-06 1e-05 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

PSfrag replacements

F (N )

«взрыв»

«пожар»

«пролив»

всего

1e-14

1e-13

1e-12

1e-11

1e-10

1e-09

1e-08

1e-07

1e-06

1e-05

1e-06 1e-05 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000

PSfrag replacements

F (N )

«взрыв»

«пожар»

«пролив»

всего

а)

б)

Рис. 6.10. F -N -кривые для случая без эвакуации населения для объектов на

территории Удмуртии: а) завод; б) арсенал

Для объекта уничтожения химического оружия, с точки зрения уровня опас-

ности для населения, некоторое предпочтение может быть отдано Курганской об-

ласти. Кроме того, для объекта по утилизации в Удмуртии понижается эффек-

тивность эвакуации населения. Указанные тенденции отмечаются и при анализе

максимального количества потерь среди населения N

let

, если авария и условия,

отвечающие максимальному ущербу имели место.

6.8. Заключительные замечания 187

6.8. Заключительные замечания

При количественном анализе аварийного риска, связанного с объектами по

хранению и утилизации боевых отравляющих веществ, возникает следующие два

вопроса. Как будут меняться оценки риска с течением времени? Какова точность

прогноза численных значений риска?

По первому вопросу. Химическая авария возникает при условии, что в ма-

териале, из которого изготовлены емкости для хранения отравляющих веществ,

с течением времени накопилось столько дефектов (микротрещин), что материал

не выдерживает нагрузок, воздействующих на химический боеприпас. Причины

возникновения дефектов в материале боеприпаса могут быть самые различные,

например, изменение температуры окружающей среды. Это так называемое ста-

рение материала с течением времени увеличивается, что приводит к увеличению

риска. Но, по крайней мере, до настоящего времени динамика роста значений

риска, вследствие старения материала, была несущественна. В будущем фактор

старения материала может стать определяющим.

Действительно, если со временем материал химических боеприпасов будет

«ослаблен», то уже малые воздействия на химические боеприпасы могут привести

к их разрушению и, как следствие, к химической аварии. Таким образом, оценки

риска, отвечающие последствиям аварий с химическими боеприпасами, имеют тен-

денцию к возрастанию. Несущественное увеличение значений риска в настоящее

время в будущем может перерасти в катастрофическое.

Далее относительно точности прогнозирования. Первый, определяющий точ-

ность прогнозирования фактор, — степень адекватности физико-математических

моделей возникновения и распространения химической опасности реальным про-

цессам при аварии. Разработка моделей опирается на экспериментальные данные:

поведение химических боеприпасов при тепловом воздействии; поведение под на-

грузкой и т. д. Степень адекватности определяется по результатам тестирования

моделей. Второй фактор — степень полноты информации о номенклатуре химиче-

ских боеприпасов, об условиях хранения и утилизации, об использованном обору-

довании и т. д. Третий фактор — степень достоверности существующей статисти-

ческой информации по инициирующим аварию событиям в прошлом. И, конечно,

определенную погрешность вносит сам процесс расчета риска. Точность прогнози-

рования уровня опасности не превышает точности каждой из компонент, входящих

в расчет. Поэтому достоверность прогноза, достигнутая в данной работе, не мо-

жет превышать степени достоверности исходной информации. По мере уточнения

каждого фактора, степень достоверности прогноза может быть увеличена.

В заключение отметим, что прогноз оценок аварийного риска базируется на

существующем уровне знаний. Поэтому допускается гипотетическая возможность

существования аварийных сценариев, которые на данном этапе научных знаний

остались не рассмотренными. В принципе, эта возможность может привести к

проявлению новых, ранее не рассмотренных, механизмов возникновения источни-

ков аварийной опасности. Такая возможность в случае химических аварий значима

для высокотоксичных мало изученных веществ. Существующему уровню знаний

отвечают и характеристики источников аварийной опасности. Цепочки химических

188 Оценка риска хранения и утилизации боевых отравляющих веществ

реакций, идущие в окружающей среде с участием веществ, освобождаемых при

аварии, могут привести к возникновению новых высокотоксичных веществ.

Не преувеличивая значимость этой опасности, мы тем не менее должны под-

черкнуть два момента: во-первых, оценки аварийного риска отвечают существую-

щему уровню знаний, во-вторых, прогноз уровня опасности, выполненный в данной

работе, ограничен анализом краткосрочных (несколько часов) последствий гипо-

тетических аварий.

Глава 7

Предварительная оценка уровня опасности от

проектируемого комплекса по утилизации ракетных

двигателей твердого топлива

Прогноз уровня опасности, порождаемой проектируемым объектом, — наибо-

лее эффективное приложение теории аварийного риска к решению проблем обеспе-

чения безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей природной среды.

В этом случае еще на стадии проектирования выявляются наиболее существенные,

с точки зрения последствий, аварийные ситуации, что позволяет внести необходи-

мые изменения в проект. В конечном счете, это приводит к снижению стоимости

строительства при сохранении приемлемого уровня безопасности объекта.

Отметим, что вопросы безопасности были в центре внимания при проектирова-

нии комплекса утилизации. Однако как в «Технико-экономическом обосновании»

(ТЭО) на строительство комплекса по утилизации, так и в «Заключении эксперти-

зы промышленной безопасности на ТЭО», количественному прогнозу последствий

аварий не уделено достаточного внимания. Возможно, эта часть проекта будет

представлена в «Декларации безопасности».

Проектируемый комплекс предназначен для ликвидации и утилизации зарядов

ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ). В общей сложности утилизации

подлежит 916 двигателей. Общая масса уничтожаемого твердого ракетного топлива

составляет около 17500 тонн.

Технология утилизации предполагает сжигание зарядов ракетных двигателей

в специальной герметичной камере с последующей очисткой газового потока. Про-

цесс сжигания продолжается несколько минут. Парогазовый поток проходит три

стадии очистки от примеси и выводится в атмосферу через трубу рассеивания. В

атмосферу поступает угарный газ, остатки оксида алюминия (1,5%) и хлористого

водорода (2%).

В состав комплекса входят три отдельные охраняемые производственные пло-

щадки (ПП). Площадка №1 — площадка размещения административно-бытового

корпуса, вспомогательных и обслуживающих зданий.

На площадке №2 расположены основные технологические здания комплекса

по утилизации (здание загрузки двигателей, камера сжигания, здание очистки про-

дуктов сгорания, здания приготовления нейтрализующего раствора и изготовления

товарной продукции). Этот комплекс зданий связан единым технологическим про-

цессом. Пощадка №3 — площадка входного контроля изделий.

190 Оценка уровня опасности от комплеса по утилизации ракетных двигателей

Рис. 7.1. Схема предполагаемого расположения комплекса по утилизации.

Для конкретизации расчетов оценок риска положим, что расположение ком-

плекса отвечает схеме, представленной на рис. 7.1.

Представленные в настоящей главе результаты получены на этапе предвари-

тельной оценки уровня опасности. Т. е. рассчитанные оценки риска являются лишь

«нулевым» приближением и ни в коей мере не претендуют на полноту описания

аварийной опасности.

На стадии предварительного анализа

большое внимание было уделено прежде

всего выявлению возможных опасностей и определению частотного фактора, по-

строению более или менее полной картины аварийных ситуаций. При этом, основ-

ное внимание при анализе было уделено процессам, протекающим непосредственно

в камере сжигания. Отметим, что ни в ТЭО, ни в «Заключении экспертизы про-

мышленной безопасности на ТЭО» такой анализ фактически проведен не был.

7.1. Частотные характеристики аварий

В таблице 7.1 приведены основные аварийные ситуации для комплекса по ути-

лизации и их частотные характеристики. Значения частот оценивались на основа-

нии нормативных документов или экспертных оценок.

В работе принимали участие: Корепанов М. А., Мокрушин Б. С., Тененев В. А., Тухватул-

лин З. А., Храмов С. Н.