Сугак Е.В., Кучкин А.Г., Окладникова Е.Н. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Техногенная безопасность

Подождите немного. Документ загружается.

и тысячами, а крупносерийные  десятками и сотнями тысяч. Однако

интегральные экономические риски, определяемые произведением еди-

ничных рисков на число объектов, оказываются сопоставимыми

как для глобальных, так и для объектовых катастроф. Если ущербы

от единичных катастроф глобального и объектового масштаба отлича-

ются на 810 порядков, а риски  на 46 порядков, то интегральные

ущербы  на 13 порядка.

Исключительно важное значение, как для нашей страны, так

и для других промышленно развитых стран, имеет достигнутый уро-

вень проектного обоснования безопасности потенциально опасных объ-

ектов. Применительно к объектовым и локальным авариям для круп-

носерийных технических систем, в которых опасные повреждения воз-

никают в нормальных условиях эксплуатации, уровень проектного

обоснования безопасности и надежности составляет от 10 до 100 %.

Опасные и катастрофические разрушения крупно- и среднесерийных

технических систем в условиях нормальной эксплуатации прогнози-

руются уже в существенно меньшей мере  от 1 до 10 %. Предвари-

тельный количественный анализ крупных аварийных ситуаций удается

пока проводить в 0,11,0 % случаях. Конкретные техногенные катаст-

рофы регионального и национального характера получают отражение

в расчетах и прогнозах не более чем в 0,0010,1 %. Глобальные ката-

строфы, как правило, не предсказываются вообще [12].

Для устойчивого развития любой страны необходимо принятие

мер по сокращению ущерба, причиняемого чрезвычайными ситуация-

ми. Эти меры должны опираться на теорию анализа и управления

риском. Общество еще не овладело в достаточной степени механизмом

управления столь большими системами, как «природа  техносфера 

общество». Разноплановые задачи, которые должны решаться в инте-

ресах управления риском, опираются на такие наукоемкие сферы, как

физические механизмы развития аварийных ситуаций и аварий, фор-

мирования опасных природных явлений, модели и методы прогнозиро-

вания силы, времени и места их возникновения, способы предотвра-

щения их возникновения, снижения силы или смягчения последствий

аварий и катастроф, экономические исследования, методы оптималь-

ного планирования и т. д. [7].

Развитие системы предупреждения об опасных явлениях, спосо-

бов уменьшения опасности и смягчения последствий ЧС считается од-

ной из приоритетных областей деятельности на всех уровнях  меж-

дународном, государственном, региональном и местном. Однако опас-

ные природные и техногенные явления как источник чрезвычайных

ситуаций могут прогнозироваться лишь на очень малых с точки зрения

проведения превентивных мероприятий временных интервалах. Это при-

водит к необходимости использования в качестве исходных данных час-

тот этих событий. Важное место в снижении риска техногенных ЧС

занимают диагностика и профилактика возможных отказов объектов

техносферы (планово-предупредительные мероприятия).

Меры по смягчению последствий ЧС должны стать элементом

государственного планирования социально-экономического развития,

а работа по их предупреждению и готовности к ним  одним из посто-

янных направлений хозяйственной деятельности. Стратегию уменьшения

угрозы следует учитывать во всех проектах и инвестиционных програм-

мах, связанных со строительством, образованием, социальным обеспече-

нием, здравоохранением. Информация, знания и новейшие технологии,

направленные на предупреждение и смягчение последствий ЧС, должны

стать достоянием специалистов всех стран. Важнейшую роль здесь игра-

ют образование и средства массовой информации, которые должны вес-

ти просветительскую и информационную работу, призванную повысить

осведомленность общественности об источниках опасности, правилах

поведения в ЧС и мерах по смягчению их последствий.

Необходимы научные исследования, направленные на организацию

системы прогноза и предупреждения, создание новых строительных

технологий и конструкций, устойчивых к воздействию нагрузок от опас-

ных явлений, а также новых материалов и средств, используемых при

предупреждении и ликвидации природных бедствий.

Реализация мер предупреждения и защиты требует значительных

затрат. Поэтому они должны быть экономически обоснованы и нара-

щиваться по мере роста экономических возможностей общества.

Эффективность затрат на защиту и уровень безопасности в зна-

чительной мере зависят от профессиональной подготовки лиц, прини-

мающих и реализующих решения. В России функционирует Единая

государственная система подготовки руководящего состава и обучения

в области защиты от ЧС. Однако отлаженной многоуровневой системы

подготовки специалистов в этой области пока не сложилось.

Данное учебное пособие предназначено для магистрантов направ-

лений 141100 «Энергетическое машиностроение», 151900 «Конструк-

торско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»,

210100 «Электроника и наноэлектроника», 221700 «Стандартизация и мет-

рология», студентов специальностей 141200.62, 141200.68 «Холодильная,

криогенная техника и системы жизнеобеспечения», 150700.62 «Машино-

строение», 151900.62, 151900.68 «Конструкторско-технологическое обес-

печение машиностроительных производств», 210100.62, 210100.68 «Элек-

троника и наноэлектроника», 221700.62, 221700.68 «Стандартизация

и метрология», 222000.62 «Инноватика», а также бакалавров направ-

лений 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машино-

строительных производств», 151700 «Машиностроение», 141200 «Холо-

дильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения», 200500 «Мет-

рология, стандартизация и сертификация», 222000.62 «Управление ин-

новациями» и 150700.62 «Оборудование и технология сварочного про-

изводства».

1. ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Темпы улучшения характеристик технических объектов всегда об-

гоняли темпы повышения безопасности. Например, катастрофы на атом-

ных электростанциях «Три-Майл-Айленд» (США, 1978 г.) и Чернобыль-

ской АЭС (СССР, 1986 г.) ярко высветили несоответствие между дос-

тигнутыми масштабами ядерной энергетики и уровнем ее безопасно-

сти. Таким образом, в стремлении к улучшению качества жизни чело-

век создал техносферу, но с недостаточной безопасностью.

В настоящее время техногенный риск на территории РФ уже яв-

ляется преобладающим фактором опасности для жизнедеятельности на-

селения.

В оборонном комплексе существенное обострение проблем обеспечения

безопасности обусловлено приближением к предельному ресурсу наиболее слож-

ных и ответственных объектов оборонного комплекса  ракетно-космических сис-

тем, ядерного оружия, авиационной техники, атомных надводных и подводных су-

дов [11; 12; 23]. Особую опасность приобретают крупные склады и хранилища бо-

еприпасов с учетом снижения уровня охраняемости и технологии хранения. Осо-

бую важность приобретают вопросы зашиты объектов оборонного комплекса от тер-

рористических актов.

В атомной энергетике, обладающей исключительной потенциальной опас-

ностью, проблемы безопасности разделились после катастроф на ЧАЭС и атомных

электростанциях США на две выраженные группы  продление ресурса безопас-

ной эксплуатации функционирующих объектов и создание объектов новых поко-

лений с повышенной безопасностью. Как было отмечено ведущими специалистами

России и США, в этой сфере национальная и международная конкуренция долж-

ны уступить место научно-техническому сотрудничеству по теории тяжелых аварий

с крупными выбросами радиоактивности, с расплавлением активной зоны ядерных

установок, по теории защиты и новых принципов повышения безопасности ядер-

ного цикла с учетом несанкционированных (в том числе террористических) воз-

действий [11; 12; 23].

Огромный материальный, научно-технический и экономический потенциал

гражданского и оборонного промышленного, строительного и транспортного

комплексов оказался в состоянии интенсивного накопления рисков аварий и ката-

строф и снижения потенциальных возможностей их предотвращения [12]. В этой

сфере на одно из ведущих мест выдвигается новая правовая, социально-экономи-

ческая и научно-техническая стратегия снижения этих рисков и смягчения по-

следствий чрезвычайных ситуаций на объектах повышенного риска.

Внешние и внутренние угрозы человеку, обществу и государству

в своем заключительном проявлении приводят к интегральным проб-

лемам обеспечения безопасности в военной, социально-политической

и экономической сферах. К числу базовых критериев безопасности в по-

следние годы специалисты относят риски (индивидуальные, социаль-

ные, экономические, недопустимые, приемлемые, регулируемые), сред-

нюю продолжительность прогнозируемой жизни и долю ВВП на повы-

шение безопасности [12]. Эти критерии в своей основе являются ко-

нечным результатом и показателем эффективности деятельности всей

государственной структуры в области безопасности.

Российская Федерация по этим критериям за последние годы оказалась

в исключительном положении с ярко выраженными негативными тенденциями их

изменения [32]. Элементы политической нестабильности, межнациональные и ре-

гиональные конфликты, терроризм и преступность в потенциально опасных сферах

усугубляют эти тенденции. Реформы конца XX  начала XXI вв. должны были

обеспечить социально-политический и организационно-хозяйственный фундамент

для строительства в России мощной экономики современного типа, способной га-

рантировать гражданам политические свободы и материальное благополучие,

а стране в целом  надежную защищенность и способность успешно отстаивать

национальные интересы на международной арене, не прибегая к военной силе.

Эта задача была выполнена только отчасти, и ее решение сопровождалось рядом

крупных просчетов и потерь. Преодоление возникшего отставания, нахождение

выхода из нынешнего тупика  одна из основополагающих целей стратегии нацио-

нальной безопасности Российской Федерации [24]. Безопасность России в широ-

ком смысле слова и технологическая независимость страны в XXI в. будут опре-

деляться ее научно-технологическим потенциалом, прежде всего уровнем фунда-

ментальной и прикладной науки и квалификации кадров [24].

В среднесрочном плане уровень техногенной опасности зависит

от социально-экономического положения страны. С ухудшением эко-

номического положения, ростом социальной напряженности в общест-

ве, падением трудовой дисциплины техногенная опасность возрастает

и становится одной из основных угроз для национальной безопасности

в целом.

1.1. НАЦИОНАЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ РОССИИ

Жизнь человека и существование человеческих сообществ обу-

словлены и сопровождаются множеством разнообразных факторов. Од-

нако из целей индивидуальной и общественной жизнедеятельности че-

ловечество всегда предпочитало (сначала интуитивно, а потом и осоз-

нанно) стремление к повышению качества жизни. В свою очередь

из многих существенных показателей качества жизни главными при-

оритетами постоянно являлось стремление человека и общества обес-

печить свое существование, сохранить жизнь и здоровье, защититься

от агрессии, добиться комфортных условий бытия, сберечь окружаю-

щую среду обитания. Большинство из этих приоритетов непосредствен-

но принадлежат к области «безопасности». Таким образом, безопас-

ность является важнейшей составляющей качества жизни, важнейшей

целью существования человека, общества и государства, предметом

национальной безопасности.

Под национальной безопасностью Российской Федерации по-

нимается безопасность ее многонационального народа как носителя

суверенитета и единственного источника власти в Российской Феде-

рации [25]. Национальная безопасность достигается совокупностью

факторов, обеспечивающих благоприятные условия для развития Рос-

сии, жизнеспособность государства и достижение национальной цели,

социального идеала: благополучия всем гражданам и семьям, целесо-

образное развитие и сохранение фундаментальных ценностей и тради-

ций народов Российской Федерации, нормальные отношения личности

и государства, способность эффективно преодолевать любые внешние

угрозы, руководствоваться своими национальными интересами.

Национальная безопасность складывается из безопасности лич-

ности, государства и общества в целом. Личная безопасность – со-

стояние защищенности жизни и здоровья человека, его идеалов, цен-

ностей, интересов от опасных воздействий (физических, духовных,

информационных, этнокультурных, социальных, экономических, тех-

ногенных, политических, экологических, медико-биологических, воен-

ных и т. д.). Государственная безопасность – состояние гаранти-

рованной защиты личности, общества, народа, образа жизни, государ-

ственных институтов, суверенитета страны, территориальной целост-

ности и природных ресурсов, нерушимости ее границ, конституцион-

ности строя и системы управления. Общественная безопасность –

совокупность общественных, негосударственных структур, действую-

щих в различных сферах безопасности.

Общественная и государственная системы безопасности возник-

ли и развиваются для личностей, т. е. государство, социум и общество

должны служить интересам человека.

Обеспечение безопасности достигается проведением единой го-

сударственной политики, системой экономических и инженерно-техни-

ческих мероприятий, организационных и иных мер, адекватных угро-

зам жизненно важным интересам личности, общества и государства.

Стратегия национальной безопасности Российской Федера-

ции  официально признанная система стратегических приоритетов,

целей и мер в области внутренней и внешней политики, определяю-

щих состояние национальной безопасности и уровень устойчивого

развития государства на долгосрочную перспективу [26].

Основными приоритетами национальной безопасности Россий-

ской Федерации являются национальная оборона, государственная и об-

щественная безопасность. Для обеспечения национальной безопасности

Российская Федерация, наряду с достижением основных приоритетов

национальной безопасности, сосредоточивает свои усилия и ресурсы

на следующих приоритетах устойчивого развития [26]:

 повышение качества жизни российских граждан путем гаран-

тирования личной безопасности, а также высоких стандартов жизне-

обеспечения;

 экономический рост, который достигается прежде всего путем

развития национальной инновационной системы и инвестиций в чело-

веческий капитал;

 наука, технологии, образование, здравоохранение и культура, ко-

торые развиваются путем укрепления роли государства и совершенст-

вования государственно-частного партнерства;

 экология живых систем и рациональное природопользование,

поддержание которых достигается за счет сбалансированного потреб-

ления, развития прогрессивных технологий и целесообразного воспро-

изводства природно-ресурсного потенциала страны;

 стратегическая стабильность и равноправное стратегическое

партнерство, которые укрепляются на основе активного участия Рос-

сии в развитии многополярной модели мироустройства.

Основное содержание обеспечения национальной безопасности

состоит в поддержании правовых и институциональных механизмов,

а также ресурсных возможностей государства и общества на уровне,

отвечающем национальным интересам Российской Федерации [26].

Основными принципами обеспечения безопасности в государст-

ве являются:

 законность, соблюдение баланса жизненно важных интересов

личности, общества и государства;

 взаимная ответственность личности, общества и государства

по обеспечению безопасности;

 интеграция с международными системами безопасности.

Для создания и поддержания необходимого уровня защищенно-

сти объектов безопасности в Российской Федерации разрабатывается

система правовых норм, регулирующих отношения в сфере безопасно-

сти, определяются основные направления деятельности органов госу-

дарственной власти в данной области, формируются или преобразуют-

ся органы обеспечения безопасности и механизм контроля и надзора

за их деятельностью.

Международная ситуация, состояние отечественной экономики, социальная

поляризация российского общества и обострение межнациональных отношений

создают широкий спектр внутренних и внешних угроз безопасности страны.

Внутренние угрозы обусловлены, прежде всего, существенным сокращением

внутреннего валового продукта, снижением инвестиционной и инновационной ак-

тивности, научно-технического потенциала, разбалансированием банковской сис-

темы, ростом внешнего и внутреннего долга, тенденцией преобладания в экспорт-

ных поставках топливно-сырьевой и энергетической составляющих, а также им-

порта оборудования, продовольствия и предметов потребления, включая предметы

первой необходимости.

Ослабление научно-технического и технологического потенциала страны, со-

кращение исследований на стратегически важных направлениях научно-технического

развития, отток за рубеж специалистов и интеллектуальной собственности угрожают

России утратой ее позиций в мире, деградацией наукоемких производств, усилением

внешней технологической зависимости и подрывом оборонной мощи государства.

Угроза истощения природных ресурсов и ухудшение экологической ситуа-

ции в стране находится в прямой зависимости от уровня развития экономики

и готовности общества осознать глобальность и важность этих проблем. Эта угро-

за для России особенно велика из-за преимущественного развития топливно-энер-

гетических отраслей промышленности, неразвитости законодательной основы при-

родоохранной деятельности, отсутствия или ограниченного использования приро-

досберегающих технологий, низкой экологической культуры. Есть тенденция ис-

пользования территории России в качестве места захоронения опасных для окру-

жающей среды материалов и веществ.

Ослабление государственного надзора и отсутствие эффективных правовых

и экономических механизмов предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуа-

ций увеличивают риски катастроф техногенного характера во всех сферах хозяй-

ственной деятельности.

Основными задачами по обеспечению национальной безопасно-

сти Российской Федерации являются:

 своевременное выявление и нейтрализация внешних и внут-

ренних угроз;

 обеспечение территориальной целостности Российской Феде-

рации и безопасности пограничного пространства страны;

 подъем экономики страны, проведение независимого социаль-

но-ориентированного экономического курса;

 преодоление научно-технической и технологической зависимо-

сти России от внешних источников;

 обеспечение личной безопасности граждан, их конституцион-

ных прав и свобод;

 обеспечение полноты и совершенствование законодательства,

формирование гармоничных межнациональных отношений, укрепление

правопорядка и социально-политической стабильности общества, Рос-

сийской государственности, федерализма и местного самоуправления;

 обеспечение равноправного и взаимовыгодного сотрудничества

России, прежде всего, с ведущими государствами мира;

 подъем и поддержание на достаточном уровне военного потен-

циала государства;

 укрепление режима нераспространения оружия массового унич-

тожения и средств его доставки;

 принятие эффективных мер по пресечению разведывательной

и подрывной деятельности иностранных государств против России;

 коренное улучшение экологической ситуации в стране.

Обеспечение безопасности и защита интересов России в эконо-

мической сфере являются главным содержанием политики государст-

ва. Во внутриэкономической деятельности на первый план выдвигают-

ся задачи устранения деформаций в структуре российской экономики,

обеспечения опережающего роста производства наукоемкой продукции

и продукции высокой степени переработки, поддержки отраслей, яв-

ляющихся основой расширенного воспроизводства, обеспечения заня-

тости населения. Важнейшие задачи – опережающее развитие конку-

рентоспособных отраслей и производств, расширение рынка наукоем-

кой продукции. В этих целях должны быть приняты меры, стимули-

рующие передачу новых военных технологий в гражданское производ-

ство, введен механизм выявления и поддержки развития прогрессив-

ных технологий, освоение которых обеспечит конкурентоспособность

российских предприятий на мировом рынке. Государство должно со-

действовать становлению и развитию частного предпринимательства

во всех сферах, где это способствует росту общественного благосос-

тояния, созданию равных условий для экономической конкуренции

предприятий все форм собственности, защите прав потребителей, соз-

данию условий для прогресса науки и образования.

Достижение социально-политической стабильности общества яв-

ляется определяющим фактором по обеспечению национальной безо-

пасности.

К числу приоритетных направлений в области обеспечения эко-

логической безопасности относятся:

 воспитание экологической культуры населения;

 предотвращение загрязнения природы за счет повышения сте-

пени безопасности технологий, связанных с захоронением и утилиза-

цией токсичных промышленных и бытовых отходов;

 предотвращение радиоактивного загрязнения окружающей сре-

ды, минимизация последствий произошедших ранее радиационных ава-

рий и катастроф;

 экологически безопасное хранение и утилизация выведенных

из боевого состава вооружения, прежде всего, атомных подводных ло-

док, кораблей и судов с ядерными энергетическими силовыми установ-

ками, ядерных боеприпасов, жидких ракетных топлив, топлив атомных

электростанций;

 безопасное для окружающей природной среды и здоровья на-

селения хранение и уничтожение запасов химического оружия;

 создание экологически чистых технологий;

 разработка и реализация природоохранных мероприятий;

 рациональное использование природных ресурсов.

Система обеспечения национальной безопасности Российской

Федерации создается и развивается в соответствии с Конституцией

России, федеральными законами, указами и распоряжениями Прези-

дента России, постановлениями и распоряжениями Правительства, феде-

ральными программами в этой области.

Основу системы обеспечения национальной безопасности России

составляют органы, силы и средства обеспечения национальной безо-

пасности, осуществляющие меры политического, правового, экономи-

ческого, организационного, военного и иного характера, направленные

на обеспечение безопасности личности, общества и государства.

Полномочия органов и сил обеспечения национальной безопас-

ности России, их состав, принципы и порядок действий определяются

законодательными актами Российской Федерации [27; 28 и др.].

1.2. ТЕХНОГЕННЫЕ АВАРИИ И КАТАСТРОФЫ

Человек живет в мире опасностей. При этом некоторые опасно-

сти непосредственно негативно влияют на жизнедеятельность людей,

другие являются таковыми для объектов техносферы и природной сре-

ды, а на жизнедеятельность людей влияют опосредованно через ухуд-

шение качества жизни. Сопровождающие жизнедеятельность человека

опасности можно классифицировать по источнику возникновения,

распределенности в пространстве, возможности реализации, продол-

жительности и регулярности (во времени, в пространстве и по силе)

действия (рис. 1.1) 4.

Опасность – это свойство окружающей человека среды (живой

и неживой материи), состоящее в возможности при определенных ус-

ловиях (случайного или детерминированного характера) создания не-

гативных воздействий, способных привести к нежелательным послед-

ствиям для жизнедеятельности самого человека и (или) окружающей

его среды:

 отклонению здоровья человека от среднестатистического зна-

чения, т. е. к его заболеванию или даже смерти;

 ухудшению состояния окружающей человека среды, обуслов-

ленному нанесением материального или социального ущерба (наруше-

нием процесса нормальной хозяйственной деятельности, потерей соб-

ственности и т. д.) и (или) ухудшением качества природной среды.

Источником опасности может быть все  живое и неживое. Опас-

ности не обладают избирательным свойством  при своем возникнове-

нии они негативно воздействуют на всю окружающую их материаль-

ную среду.

Опасности реализуются в виде потоков энергии, веществ и ин-

формации.

Различают опасности естественного и антропогенного происхож-

дения. Естественные опасности обусловливают стихийные явления,

климатические условия, рельеф местности и т. п. Человек, решая задачи

своего материального обеспечения, непрерывно воздействует на среду

обитания своей деятельностью и продуктами деятельности, генерируя

в среде обитания антропогенные опасности. Чем выше преобразующая

деятельность человека, тем выше уровень и число антропогенных

опасностей  вредных и травмирующих факторов, отрицательно воз-

действующих на человека и окружающую его среду.

Рис. 1.1. Классификация опасностей для жизнедеятельности человека

Опасности

Источник

возникновения

Классифик

ция

Признаки

Распределенность

в пространстве

Возможность

реализации

Регуля

но

сть

во времени

Биолого

соц

иальные

Техноге

ные

Природные

Распределе

ные:

по координатам (железные

дороги, трубопроводы);

по площади (районы, зоны)

Сосредоточенные

(отдельные

компактно размещенные

объекты)

Продолжительно дейс

вующие

(вредные объекты

при нормальном функционировании,

загрязнение среды)

Кратковременно действующие (аварии, ОПЯ)

Продолжительность действия

Потенциально

опасные объекты

и районы

Координаты известны (стационарный

объект,

вулкан, зоны затопления)

Возникающие в случа

ный

момент (случайные

события)

Регулярность в пространстве (или неопределенность

местоположения)

Координаты неизвестны (случа

ны

в пределах

области возможного возникновения – место разрыва

трубопровода, ж/д аварии, эпицентр землетрясения)

Регулярно (постоянно или

периодически) действующие

(факторы загрязнения

среды, вредные факторы,

сопровождающие нормальную

эксплуатацию объектов,

наводнения)

Вредные

объекты; вредные

и неблагоприятные

районы