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

Подождите немного. Документ загружается.

Аварии и катастрофы по масштабам охватываемых ими стран

и территорий, числу жертв и пострадавших, экономическому и эколо-

гическому ущербу делят на типы (табл. 1.3) [4; 5].

Таблица 1.3

Классификация катастроф по масштабу

Тип

Перио-

дичность

Ущерб,

долл.

Число

жертв, чел.

Объекты

Планетарная Гибель

людей

Столкновение с крупным астерои-

дом, война с применением оружия

массового поражения

Глобальная

3040 лет

10

210

Ядерные, военные, ракетно-косми-

ческие

Национальная

1015 лет

10

Ядерные, химические, военные

Региональная

15 лет

10

Химические, энергетические, транс-

портные

Местная

16 мес.

10

101000

Технические

Объектовая

130 дней

10

1100

Технические

По тяжести последствий для территориальных комплексов при-

родные ЧС делятся на категории (табл. 1.4) [39]. По степени тяжести

чрезвычайные ситуации подразделяются на 6 классов (табл. 1.5) [40].

1.5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ТЕХНОСФЕРЫ

Опасность объекта  это его свойство, состоящее в возможно-

сти в процессе эксплуатации при определенных обстоятельствах при-

чинять ущерб человеку и окружающей природной среде [4]. Угроза

(возможность) причинения ущерба, его потенциал являются ключевы-

ми в трактовке термина «потенциально опасный объект». Техническая

система, неблагоприятные воздействия которой на персонал и окружаю-

щую среду в процессе эксплуатации полностью определены, считается

вредной [41].

Опасность при использовании технической системы представля-

ет собой возможность нанесения вреда человеку, в то время как угро-

за причинения вреда налицо только тогда, когда человек находится

в сфере действия технической системы. Оба понятия (опасность и уг-

роза) содержат в себе лишь возможность того, что причинение вреда

наступит. Наоборот, понятие безопасности содержит в себе меру того,

что возможный ущерб не наступит или не превысит допустимого уровня,

что в обычном словоупотреблении означает состояние отсутствия опас-

ности [4].

Таблица 1.4

Типизация природных ЧС по тяжести последствий

Восстановимость потерь Категория ЧС

Полнота вос-

становления

Сроки вос-

становления

Характер последствий ЧС.

Максимальное число прямых жертв в наиболее

населенных районах мира

Вероятное ко-

личество ЧС

в год в России

ЧС-1

(легчайшие)

Полностью

До 3 суток

В основном нарушения работы коммуникаций. Число жертв 

до 10.

Прочие потери ТКНХ малы

100

ЧС-2

(легкие, слабые)

Полностью

До 1 года Повреждения коммуникаций, предприятий, населенных пунктов, по

тери

урожая и т. п. Число жертв  до 1001000

ЧС-3

(средние)

Полностью

До 57 лет

Повреждения и разрушения населенных пунктов, предприятий, поте

ри

урожая и т. п., но без существенного ущерба для природной основы

ТКНХ. Число жертв – до 10

10

0,1

ЧС-4

(тяжелые, сильные)

Не полно-

стью

Более

57 лет

Разнообразный ущерб, в котором наиболее существенны потери при-

родной основы ТКНХ и (или) населения. Число жертв  до 10

10

0,0001

ЧС-5

(уничтожающие)

В экономически обозри

мые

сроки потери невосстано-

вимы

Разнообразный ущерб, решающую часть которого составляет практиче-

ски полная потеря природной основы ТКНХ, ведущая к прекраще

нию

его существования

Таблица 1.5

Критерии классификации ЧС по степени тяжести

Параметр Класс ЧС

№ п/п

Наименование Локальная Местная Территориальная

Региональная Федеральная Трансграничная

1 Количество по-

страдавших

 10 1050 50500 50500

> 500

2 Количество людей

с нарушенными

условиями жизне-

деятельности

 100 100300 300500 50010

> 10

3 Ущерб, долл.

 10

510

510

510

510

510

> 510

4 Размер зоны пора-

жения

В пределах тер-

ритории объекта

В пределах насе-

ленного пункта

города, района

В пределах терри-

тории субъекта РФ

В пределах терри-

торий двух субъ-

ектов РФ

В пределах терри-

тории РФ

За пределами тер-

ритории РФ

Технический объект, от которого может исходить опасность, есть

источник опасности. Если установлено его территориальное расположе-

ние, то может быть определена зона опасности. Размер ущерба, который

может причинить технический объект, обозначается как потенциал угро-

зы, различаемый для случаев нормальной эксплуатации и аварии объек-

та. Верхний предел потенциала угрозы обозначается как потенциал

опасности объекта. Классификация опасных промышленных объектов

может быть проведена по следующим признакам (рис. 1.5) [4]:

 по накопленному потенциалу опасности (количеству накоп-

ленных опасных веществ, энергии);

 механизму причинения ущерба (в процессе нормальной экс-

плуатации или в случае аварий);

 виду опасности;

 характеру возможных ЧС.

В зависимости от назначения предприятия и его мощности опре-

деляется также один из пяти классов вредности, по которому устанавли-

вается ширина санитарно-защитной зоны  от 1000 м (I класс) до 50 м

(V класс).

Опасные промышленные объекты

По механизму

причинения

ущерба

Вредные

Потенциально

опасные

Давление,

температура

Высота

Подземные

условия

Расплавы

Опасные

вещества

По потенциалу

опасности

Не требуют

декларировани

Требуют

декларирования

По характеру

возможных ЧС

РОО

ХОО

ПВОО

Биологически

опасные объекты

Гидродинамически

опасные объекты

Объекты

жизнеобеспечения

По виду

опасности

Рис. 1.5. Классификация опасных промышленных объектов

Объекты техносферы могут быть вредными для здоровья в процес-

се нормальной эксплуатации и потенциально опасными в случае ава-

рий. В первом случае проявлениями опасности обычно являются уровни

вредных факторов, сопровождающих эксплуатацию объекта, площади

и степень загрязнения прилегающих к объекту территорий в результа-

те выбросов и сбросов. Во втором случае  уровни поражающих фак-

торов, формирующихся в случае аварий, площади и степень загрязне-

ния прилегающих к объекту территорий. Совокупность объектов тех-

носферы на рассматриваемой территории приводит к загрязнению ее

атмосферы, водных объектов и др.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые элек-

тростанции и теплоцентрали, транспорт, черная и цветная металлургия, машино-

строение, химическое производство, добыча и переработка минерального сырья,

открытые источники (добыча, сельскохозяйственное производство, строительст-

во) [42]. Главными источниками загрязнения водных объектов являются сточные

воды  хозяйственно-бытовые, промышленные, поверхностный сток предприятий

и населенных пунктов, сельскохозяйственные, рудничные и шахтные воды. Источ-

никами загрязнения окружающей среды являются также шум и вибрация (энер-

гетический физический вид загрязнения), электромагнитное излучение, ионизи-

рующее излучение.

Другими источниками негативных факторов являются аварии.

Под аварией понимается разрушение сооружений и (или) технических

устройств, применяемых на опасном производственном объекте, не-

контролируемый взрыв и (или) выброс опасных веществ, опасное тех-

ногенное происшествие, создающее на объекте или территории угрозу

жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, соору-

жений, оборудования и транспортных средств, нарушению производ-

ственного или транспортного процесса, а также к нанесению ущерба

окружающей природной среде. Крупной аварией является значитель-

ный выброс опасных или вредных веществ, пожар или взрыв, являю-

щиеся результатом неподдающегося контролю развития событий в хо-

де промышленной деятельности, ведущие к серьезной непосредствен-

ной или отложенной опасности для человека, а также для окружаю-

щей среды.

К опасным производственным объектам отнесены пять групп

объектов [28]:

 объекты, на которых получаются, используются, образуются,

хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества;

 объекты, на которых используется оборудование, работающее

под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды бо-

лее 115

С;

 объекты, на которых используются стационарно установленные

грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры;

 объекты, на которых получаются расплавы черных и цветных

металлов и сплавы на основе этих расплавов;

 объекты, на которых ведутся горные работы, работы по обога-

щению полезных ископаемых, а также работы в подземных условиях.

Объекты первой группы делятся на подгруппы в зависимости

от вида опасных веществ [28]:

а) воспламеняющиеся вещества  газы, которые при нормальном

давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и тем-

пература кипения которых при нормальном давлении составляет 20 °С

или ниже;

б) окисляющиеся вещества  вещества, поддерживающие горе-

ние, вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламе-

нению других веществ в результате окислительно-восстановительной

экзотермической реакции;

в) горючие вещества  жидкости, газы, пыли, способные самовоз-

гораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоя-

тельно гореть после его удаления;

г) взрывчатые вещества  вещества, которые при определенных

видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспро-

страняющееся химическое превращение с выделением тепла и образо-

ванием газов;

д) токсичные вещества  вещества, способные при воздействии

на живые организмы приводить к их гибели при средней смертельной

дозе при введении в желудок  от 15 до 200 мг/кг, при нанесении

на кожу  от 50 до 400 мг/кг, средней смертельной концентрации в воз-

духе  от 0,5 до 2 мг/л;

е) высокотоксичные вещества  вещества, способные при воз-

действии на живые организмы приводить к их гибели при средней

смертельной дозе при введении в желудок  не более 15 мг/кг, при

нанесении на кожу  не более 50 мг/кг, средней смертельной концен-

трации в воздухе  не более 0,5 мг/л;

ж) вещества, представляющие опасность для окружающей при-

родной среды,  вещества со средней смертельной дозой при ингаля-

ционном воздействии на рыбу в течение 96 часов не более 10 мг/л,

средней концентрации, вызывающей воздействие на дафнии в течение

48 часов не более 10 мг/л, средней ингибирующей концентрацией при

воздействии на водоросли в течение 72 часов не более 10 мг/л.

По характеру возможных чрезвычайных ситуаций, возникающих

в результате аварий на потенциально опасных объектах, выделяют

шесть групп объектов [43]: радиационно опасные, химически опасные,

биологически опасные, гидродинамически опасные, пожаро- и взрыво-

опасные объекты и объекты жизнеобеспечения.

Потенциально опасным объектам с точки зрения негативного

влияния на окружающую среду часто присущи эмерджентные свойст-

ва (новые свойства, не присущие их элементам). Например, взрывча-

тые и делящиеся вещества представляют особую опасность только

в рамках единой системы  ядерного заряда: в случае аварийных воз-

действий возможен взрыв заряда взрывчатого вещества, приводящий

к диспергированию радиотоксичного плутония и радиоактивному за-

грязнению обширных территорий.

Радиационно опасный объект – это объект, на котором хранят,

перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные ве-

щества, при аварии на котором или его разрушении может произойти

облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение

людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов народ-

ного хозяйства, а также окружающей природной среды. К радиационно

опасным объектам относятся:

 предприятия ядерного топливного цикла – АЭС, а также ядер-

ного оружейного комплекса;

 предприятия по изготовлению ядерного топлива;

 предприятия по переработке отработавшего ядерного топлива

и захоронению радиоактивных отходов;

 научно-исследовательские и проектные организации, на которых

имеются исследовательские и экспериментальные реакторы, испытатель-

ные стенды;

 транспортные ядерные энергетические установки (надводные

корабли и подводные лодки, космические аппараты);

 объекты специальной техники (хранилища ядерных боеприпа-

сов, ракетные и другие комплексы ядерного оружия).

Основная часть радиационно опасных объектов приходится на пред-

приятия и установки различного назначения, связанные с высокотех-

нологичными процессами получения и переработки ядерных материа-

лов. Наибольшую опасность с точки зрения радиационного риска, мас-

штабов и долговременности действия негативных факторов радиацион-

но опасные объекты представляют в случае аварий, когда часть радио-

активных веществ выбрасывается в атмосферу. Это обусловлено воз-

можностью радиоактивного загрязнения значительных территорий и вы-

вода их на длительный срок из сферы нормального народно-хозяйст-

венного использования.

Состояние радиационной опасности определяется уровнем ава-

рийности на радиационно опасных объектах и степенью радиоактивно-

го загрязнения окружающей природной среды.

Принятая в МАГАТЭ Международная шкала тяжести событий на АЭС при-

ведена в табл. 1.6. Шкала качественно классифицирует происшествия на АЭС, кото-

рые влияют (могут влиять) на безопасность человека и окружающую среду. Она

является средством оценки возможных последствий, предполагает наличие зара-

нее разработанного алгоритма действий по их ликвидации на первом этапе аварии

в зависимости от ее уровня (балла).

Таблица 1.6

Шкала тяжести событий на АЭС

Уро

вень

аварии

Наименование

Критерии

7 Глобальная ава-

рия

Выброс в окружающую среду большого количества РВ

накопленных в активной зоне. Острые лучевые пора-

жения персонала. Влияние на здоровье населения, про-

живающего на территории более чем одной страны

Длительное воздействие на окружающую среду

6 Тяжелая авария

Выброс в окружающую среду большого количества РВ

в результате которого дозовые пределы будут существен-

но превышены. Введение в действие планов меро

приятий

по защите персонала и населения в радиусе 25 км

5 Авария с риском

для среды

Выброс в окружающую среду такого количества РВ

которое приводит к незначительному превышению до-

зовых пределов. В отдельных случаях требуется введе-

ние планов по защите персонала и населения

4 Авария в преде-

лах АЭС

Выброс РВ в количествах, не превышающих дозовые пре-

делы для населения. Облучение отдельных лиц из персо-

нала в дозах, вызывающих лучевые эффекты (до 1 Зв)

3 Серьезное проис-

шествие

Выброс РВ в количествах, не превышающих 5-

кратного

допустимого суточного выброса. Облу

чение персонала

(0,050,1 Зв). За пределами площадки не требуется при-

нятия защитных мер

2 Происшествие

средней тяжести

Отказы оборудования, отклонения от нормальной экс-

плуатации, не оказывающие непосредственного влия-

ния на безопасность АЭС, но тре

бующие переоценки

мер безопасности

1 Незначительное

происшествие

Функциональные отклонения, указывающие на недос-

татки в обеспечении безопасности (ошиб

ки персонала

и руководства)

0 Отказы второстепенного оборудования

В соответствии с данной шкалой авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля

1986 г. относится к 7 уровню. В результате взрыва и разрушения одного из реакто-

ров АЭС радиоактивному загрязнению подверглись 28 областей трех республик

СССР, погибло 30 человек, от лучевой болезни впоследствии умерло более 50000 че-

ловек [5].

Химически опасный объект  объект, на котором хранят, пере-

рабатывают, используют или транспортируют опасные химические ве-

щества, при аварии на котором или при разрушении которого может

произойти гибель или химическое заражение людей, сельскохозяйст-

венных животных и растений, а также химическое заражение окру-

жающей природной среды.

Опасное химическое вещество  вещество, прямое или опо-

средованное воздействие которого на человека может вызвать ост-

рые и хронические заболевания людей или их гибель. Химически

опасными являются большинство объектов с химической технологи-

ей, т. е. объектов, в технологических процессах которых предусмат-

ривается использование тех или иных химических веществ и хими-

ческих превращений (химические, нефтехимические и подобные им

заводы и предприятия). Опасность от химически опасных объектов

проявляется как в случае аварий, так и в условиях нормальной экс-

плуатации.

Воздействие объектов с химической технологией на человека и окружаю-

щую среду при нормальном их функционировании связано с технологическими

выбросами, сбросами, а также утечками вредных веществ. Вредным называется

вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать травмы,

заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современны-

ми методами как в процессе контакта с ними, так и в отдаленные сроки жизни

настоящего и последующих поколений. Наибольшую опасность объекты с химиче-

ской технологией представляют в случае аварий [44].

Пожаро- и взрывоопасный объект  объект, на котором произ-

водят, используют, перерабатывают, хранят или транспортируют лег-

ковоспламеняющиеся или пожаро- и взрывоопасные вещества, соз-

даю-щие реальную угрозу возникновения техногенной ЧС. В различ-

ных отраслях экономики России находится в эксплуатации около

10000 взрыво- и пожароопасных объектов. Наиболее часто аварии

с взрывами и пожарами, приводящие к серьезным последствиям, про-

исходят на предприятиях химической, нефтехимической и нефтепе-

рерабатывающей отраслях промышленности. На предприятиях нефте-

перерабатывающей промышленности износ основного оборудования

составляет свыше 70 %. Многие нефтеперерабатывающие предпри-

ятия не оснащены средствами противоаварийной защиты и локализа-

ции выбросов.

Все пожаро- и взрывоопасные производства подразделяются

на шесть категорий. Наибольшую аварийную опасность представляют

объекты, относящиеся к категориям А (нефтеперерабатывающие за-

воды, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродук-

тов и т. п.) и Б (цеха по приготовлению и транспортировке угольной

пыли, древесной муки и т. п.). Особую опасность представляют уголь-

ные шахты в связи с взрывами метана, угольной пыли, самовозгора-

нием и горными ударами. Пожары, возникающие в подземных выработ-

ках, являются основной причиной аварий на них (треть от числа ава-

рий) и наиболее тяжелыми по последствиям.

Всего на объектах топливно-энергетического комплекса в России

функционирует около 1350 тысяч опасных производственных объек-

тов. Относительный уровень потерь от пожаров в России является са-

мым высоким среди наиболее развитых стран мира  он превышает

сопоставимые показатели потерь Японии в 3,5 раза, Великобритании 

в 4,5 раза, США  3 раза, а показатели гибели людей в результате

пожаров  от 4 до 9 раз [5].

Биологически опасные объекты  объекты, при авариях на ко-

торых возможны массовые поражения флоры и фауны, а также за-

грязнения обширных территорий биологически опасными веществами

(предприятия по изготовлению, хранению и утилизации биологически

опасных веществ, а также научно-исследовательские организации это-

го профиля).

Гидродинамически опасные объекты  это объекты, при раз-

рушении которых возможно образование волны прорыва и затопление

больших территорий. К ним относятся гидротехнические сооружения

(плотины, дамбы, подпорные стенки, напорные бассейны и уравни-

тельные резервуары), гидроаккумулирующие электростанции и др.

В настоящее время на территории России эксплуатируется более 28,5 тысяч

водохранилищ и 1,5 тысяч накопителей промышленных стоков и отходов, в том

числе 330 крупных водохранилищ емкостью более 10 млн м

. В нижних бьефах

гидротехнических сооружений в зонах возможного затопления проживает около

10 млн чел.

Причинами аварий на гидротехнических сооружениях являются внешние

воздействия и внутренние причины  старение сооружений и гидромеханического

оборудования. Возможность разрушения плотины в течение года оценивается ве-

роятностью 10



[45].

В целом риск человеческих жертв в результате аварий всех ти-

пов в среднем по миру оценивается величиной 5,110



1/(чел. год),

т. е. соответствует 5 жертвам в год на 100 млн чел. [4]. В России риск

смерти в ЧС примерно в 100 раз выше, чем в развитых странах, что

связано, в первую очередь, со слаборазвитой экономикой, запущенным

состоянием технических средств, варварским использованием природ-

ных ресурсов, неподготовленностью людей, их безответственностью

и низкой дисциплиной [5].

Аварии на объектах жизнеобеспечения крупных предприятий

и населенных пунктов могут привести к катастрофическим последст-

виям для объектов и населения, а также вызвать экологическое за-

грязнение территорий. К ним относятся объекты энергетических сис-

тем, коммунального хозяйства, транспортные коммуникации и т. д.

Количество аварий на объектах ЖКХ отражает состояние основ-

ных фондов. Увеличение аварийности в последние годы связано, пре-

жде всего, со значительным физическим износом основных фондов

коммунальной инженерной инфраструктуры городов: систем тепло-

снабжения  на 56,7 %, электроснабжения  на 67,8 %, водоснабже-

ния  на 53,7 %, водоотведения  на 51,8 % [4].

1.6. УГРОЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

В соответствии с Концепцией национальной безопасности Россий-

ской Федерации к угрозам технологической безопасности России в пер-

вую очередь следует отнести [12; 25; 32]:

 сокращение объемов материального производства в гражданском

и оборонном комплексах, достигшее к настоящему времени 4050 %,

а в фондообразующих отраслях – 7095 %;

 высокий уровень износа основных фондов и исчерпания про-

ектных ресурсов машин и оборудования (до 5070 % оборудования

в ведущих отраслях энергетики, нефте- и газохимии, на транспорте

близко к полной выработке ресурса);

 невозможность обновления основных фондов в силу неприем-

лемо низкой инновационной и инвестиционной активности (степень их

ежегодного обновления в оборонно-промышленном комплексе не пре-

вышает 15 %);

 рост доли низкоуровневой технологической переработки сырья

и материалов по сравнению с высокотехнологическим выпуском гото-

вой продукции (доля экспортной сырьевой продукции в 510 раз пре-

вышает долю продукции глубокой переработки);

 исключительно высокий перекос в оплате труда работников сфе-

ры материального производства и в сфере посреднической и непроиз-

водительной деятельности (до 1020 раз);

 резкое сокращение государственной поддержки научного по-

тенциала в области фундаментальных (до 5–10 раз) и прикладных

(до 1020 раз и более) разработок со значительной или полной дегра-

дацией ведущих научно-технических школ и центров страны;

 ослабление (до 25 раз) научно-технической и производствен-

ной кооперации России с участниками СНГ и бывшими странами СЭВ;

 падение (на 2040 %) выпуска молодых специалистов обще-

технического и специального научно-технического и производственно-

го назначения и их невостребованностью в реальной сфере производ-

ства (на 3080 %);

 передача и низкоценовая (до 510 %) продажа за рубеж ранее

выполненных дорогостоящих научно-технических разработок и инже-

нерно-технологических решений двойного назначения;

 резкое старение интеллектуального потенциала страны в сфере

научно-технических разработок на 2540 % превышающее ход естест-

венного старения;

 внешняя утечка специалистов высокой профессиональной

подготовленности (до 100 000 с экономическим ущербом стране до

4060 млрд долл.);