Техногенные риски

Подождите немного. Документ загружается.

СОДЕРЖАНИЕ

Особенности рисков, связанных с техногенными объектами……………………………..….…..4

Основные типы природно-техногенных аварий и катастроф………… ……………………...….5

Источники техногенных рисков…………………………………………………………….…..….9

Риски при техногенных и природных катастрофах…………………………………….………..10

Концепция физико-химических основ идентификации потенциальных

источников опасности……………………………………………………………………………....12

Риски при аварийных состояниях…………………………………………………..…………...…18

Ресурс и безопасность несущих конструкций по критериям прочности,

долговечности и механики разрушения………………………………………………………..….20

Диагностика и контроль запроектных аварий на АЭС………………………….…………….....22

Системы контроля и диагностирования оборудования добычи

нефти и газа, магистральных газонефтепроводов……………………………………………...…24

Анализ риска…………………………………………………………………………..………..…...27

Оценка риска………………………………………………………………………..………..……...42

Основной метододический инструментарий……………………………………..…………….....43

Управление риском………………………………………………………………….…………....…53

Критерии управления риском………………………………………………………………………56

ОСОБЕННОСТИ РИСКОВ, СВЯЗАННЫХ С ТЕХНОГЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Быстрое развитие техногенных объектов является неотъемлемой чертой современного

этапа развития человечества. Их эксплуатация позволяет решать многочисленные задачи

повышения уровня и качества жизни людей, обеспечения безопасности индивидуумов,

сообществ и государств. В то же время сооружение, эксплуатация и демонтаж техногенных

объектов в свою очередь порождают факторы опасности, обусловливающие возможность

негативного воздействия на людей и окружающую природную среду. Многие экологические

проблемы современности связаны с резким ростом производства и потребления энергии,

использованием ядерной энергии, экстенсивным использованием вредных химический

веществ.

Бурное развитие промышленности во второй половине двадцатого века, повлекшее за

собой очевидное загрязнение окружающей среды, а также ряд катастроф на техногенных

объектах, приведших к человеческим жертвам, выдвинули вопросы техногенной

безопасности на передний план, привлекая внимание как законодательных и регулирующих

органов, так и широкой общественности и чутко реагирующих на изменения общественного

мнения политиков.

Первым и очевидным побуждением было требование сделать техногенные объекты

"настолько безопасными, насколько это практически достижимо" (в западной литературе это

получило название принципа ALAPA.

Это требование нашло отражение в законодательных и нормативных документах многих

промышленных стран (в том числе и СССР). При этом снижение опасности достигалось

главным образом экстенсивным путем, за счет введения специальных систем безопасности, что

вело к повышению уровня затрат на техногенные объекты.

Постепенно становилось все более ясно, что принцип "чем больше, тем лучше"

применительно к системам промышленной безопасности отнюдь не является оптимальным.

Действительно, чем больше тратится средств на технические системы безопасности, тем

меньше их остается (в силу ограниченности ресурсов общества) на здравоохранение и

повышение качества жизни. Снижение техногенной опасности до нуля вообще невозможно,

так как это предполагало бы прекращение всей промышленной и сельскохозяйственной

деятельности. Поэтому в современных условиях все большее предпочтение отдается

принципу разумной оптимизации затрат на промышленную безопасность, известному также

как принцип ALARA, в соответствии с которым следует стремиться к обеспечению уровня

воздействия на население и окружающую среду "настолько низкого, насколько это разумно

достижимо" с учетом экономических и социальных факторов. При этом обеспечивается

распределение затрат, обеспечивающее наибольший выигрыш общества.

Эффективным инструментом оптимизации затрат в обеспечение безопасности

является анализ риска и установление уровня приемлемого риска. В этой связи следует

отметить, что впервые вопросы приемлемого риска применительно к космонавтике были

разработаны и нашли практическое применение в России (Советском Союзе). Один из

наиболее перспективных методов анализа риска — вероятностный анализ безопасности

(ВАБ). ВАБ давно уже с успехом применяется при разработке отечественных космических

систем (космические аппараты и пусковые системы). В США методы ВАБ в космонавтике

стали широко использовать только после гибели американского космического корабля

"Челленджер".

Техногенная деятельность порождает целый спектр опасностей различного вида,

дифференцируемых по типу опасных факторов и характеру наносимых их действием

повреждений: химические, пожарные, радиационные и т.д. Кроме того, деятельность

техногенных объектов порождает экологические и социально-психологические опасности.

Поскольку техногенные объекты являются элементами экономики, их деятельность (или

прекращение оной) связана с вопросами экономической безопасности.

Для значительной части членов общества риск, связанный с деятельностью

техногенных объектов, является вынужденным, обусловленным решениями, принятыми без

их участия и прямого согласия.

Высокая концентрация техногенных объектов на ограниченной территории усугубляет

опасность аварий, так как усиливает синергетические эффекты вредных воздействий.

Проблемы, возникающие в связи с использованием техногенных объектов,

обусловлены как их непосредственным и постоянным воздействием на людей и окружающую

среду, так и с наличием вероятности усиления имеющихся негативных воздействий и

появления новых вредных факторов в результате нарушения правильных условий

эксплуатации или возникновением аварийных ситуаций. В связи с этим возникают кри-

тические вопросы:

1 - какой риск можно считать максимально допустимым;

2 - до какого уровня целесообразно снижать риск, который считается условно

допустимым, и как сбалансировать это снижение с точки зрения получаемых выгод и

сделанных затрат.

Ряд государств ввели или намерены ввести политику управления риском в рамках

общей политики в сфере безопасности. Такая политика осуществляется по двум

направлениям: политика, ориентированная на воздействие, и политика, ориентированная на

источник.

Политика, ориентированная на воздействие, должна исходить из целей,

сформулированных по отношению к качеству окружающей среды. Ее конечная цель — такое

состояние окружающей среды, когда нельзя ожидать никаких вредных воздействий на людей,

животных, растительность и продукты, вызванных порожденными техногенной деятельнос-

тью загрязнением или физическими воздействиями. Эта цель слишком абстрактна, чтобы

служить руководством для управления риском и, особенно, чтобы успешно противостоять

направленной на максимальный экономический результат техногенной деятельности.

Поэтому необходимо сделать этот требуемый уровень безопасности понятным, количественно

оценив концентрации вредных веществ в воде, почве и воздухе, или уровень воздействия на

организмы, или результаты действия шума, радиации, тяжелого запаха, или уровень

опасности, которая считается незначительной с точки зрения экологии. Этот тем или иным

образом оцененный и выраженный уровень принимают за целевое значение.

В большинстве случаев (концентрации веществ и т.д.) целевое значение представляется

достижимым только в далекой перспективе. В такой ситуации к целевому значению следует

двигаться постепенно, в несколько стадий. Это можно делать с помощью стандартов

безопасности, которые можно реализовать в краткосрочной или ближнесрочной перспективе,

и которые обоснованно гарантируют, что риск остается ниже максимально допустимого

уровня. Такие стандарты безопасности — результат компромисса между желательными

значениями и тем, что реально достижимо технически, экономически или в каком-либо

другом отношении (например, с точки зрения перспективы использования земли). Диапазон

значений риска, в котором может иметь место этот компромисс, ограничен, с одной

стороны, уровнем, при котором риск для людей, животных, растений, продуктов и т. д.

максимально допустимый, а с другой стороны — уровнем, при котором риск пренебрежимо

мал. Таким образом, политика, ориентированная на воздействие, должна определить

предел, до которого должны быть снижены полная эмиссия вредных газов в атмосферу,

захоронение вредных веществ и другие виды потенциально опасных проявлений

техногенной деятельности.

Формулируя политику, ориентированную на источник, следует определить, какие

категории источников вредных факторов могут создавать нежелательные воздействия, и

насколько велик вклад каждой из этих категорий. Целью является наиболее целесообразное

распределение усилий по снижению этих воздействий, основанное на учете вклада каждого

загрязнения в полную опасность. Распределение усилий по контролю загрязнения

атмосферы нефтеперерабатывающими заводами, электростанциями, сельским хозяйством и

транспортом — пример этого.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЙ И КАТАСТРОФ

На основе анализа последствий и периодичности природно-техногенных аварий и

катастроф можно выделить их следующие классы: планетарные, глобальные, национальные,

региональные, местные, объектовые (табл. 1.1.8.). По мере развития человечества и его

возможностей в промышленной и военной сферах все больше возрастают риски переходов к

наиболее тяжелым авариям и катастрофам.

Планетарные катастрофы с возможностью гибели жизни на Земле связываются с

такими катастрофическими природными явлениями, как столкновение Земли с крупными

астероидами, имеющими скорости движения до 80 км/сек, а также с полномасштабными

военными действиями с применением современного ядерного, термоядерного и химического

оружия массового поражения. В табл. 1.1.9. показаны основные характеристики глобальных,

национальных, региональных, местных и объектовых катастроф.

Глобальные катастрофы могут затрагивать территории ряда сопредельных стран;

периодичность таких катастроф оценивается в 30 - 40 лет и более, число пострадавших в них

достигает более 100 тыс., а экономический ущерб может превышать 100 млрд. долл. Такие

последствия связываются с крупномасштабными техногенными катастрофами на ядерных

реакторах гражданского и военного назначения с расплавлением активной зоны, на пред-

приятиях ядерного цикла, на ядерных боеголовках, на мощных ракетах-носителях, на атомных

подводных лодках и надводных судах, на складах с химическим оружием и на крупных

химических предприятиях с большими запасами сильнодействующих ядовитых отравляющих

веществ. К природным катастрофам с глобальными последствиями можно отнести

крупнейшие землетрясения, извержения вулканов, цунами, ураганы.

Национальные катастрофы затрагивают территории отдельных стран; их

периодичность составляет 15-20 лет; при этом число жертв и пострадавших не менее 10 тыс.

человек, а экономические ущербы достигают 10 млрд долл. и более. Такие катастрофы могут

возникать на указанных выше объектах, а также при транспортировках больших масс людей и

опасных грузов, на пересечениях магистральных трубопроводных систем с транспортными

линиями и линиями электропередач, при пожарах на крупнейших промышленных и

гражданских комплексах, при падениях самолетов на опасные объекты, при разрушениях

крупных плотин и дамб. К опасным природным процессам с последствиями национального

масштаба относятся землетрясения, ураганы, наводнения, лесные пожары, селевые потоки и

др..

Природные и техногенные катастрофы регионального масштаба захватывают

территории целых республик, краев и областей; их периодичность составляет 10-15 лет. Число

жертв и пострадавших в них может превышать 1000 человек, а экономический ущерб - 1,0

млрд. долл. Такого рода катастрофы вызываются теми же причинами и приводят к тем же

последствиям, что и национальные катастрофы. Дополнительно к ним можно отнести взрывы

и пожары на объектах с опасными веществами, при крушениях поездов, судов и самолетов,

при взрывах на металлургических комплексах, элеваторах, шахтах. Дополнительными

опасными природными процессами являются обвалы, ливни, оползни, снежные лавины,

горные удары.

Локальные (местные) аварии и катастрофы создают ущербы для городов и районов.

Частота их возникновения существенно выше - менее одного года; пострадавшими в них

оказываются сотни людей, а экономический ущерб достигает 100 млн. долл. Спектр основных

причин и источников локальных аварий и катастроф дополняется обрушениями и пожарами

на промышленных и гражданских сооружениях, при локальных выбросах радиоактивных и

отравляющих веществ.

Объектовые аварии и катастрофы ограничиваются территориями санитарно-

защитных зон объекта; частота таких аварий и катастроф характеризуется временем до одного

месяца; число жертв и пострадавших находится на уровне десятков, а экономический ущерб -

на уровне миллиона долл. Наиболее частыми здесь являются пожары, взрывы, столкновения и

крушения транспортных средств, обрушения, провалы.

Такая классификация аварий и катастроф в природно-техногенной сфере позволяет

более ориентированно вести разработку методов и систем их анализа, прогнозирования и

предотвращения.

ИСТОЧНИКИ ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ

Источниками техногенных рисков принято называть различные опасности, приводящие

к нештатному функционированию технических систем или к ошибкам операторов. Различают

внутренние и внешние источники для каждого технического устройства и каждой

технической системы.

К внешним источникам обычно относятся:

 природные воздействия, связанные с опасными явлениями природы;

 внешние пожары, взрывы;

 внешние техногенные воздействия (столкновения, аварии и катастрофы на др.

техногенных объектах и т.п.);

 внешние бытовые воздействия (отключение питания, водоснабжения, протесты

населения);

 диверсии, акты терроризма;

 военные действия;

 иные.

К внутренним источникам обычно относятся:

 ошибки собственных операторов;

 внутренних саботаж;

 отказы технических устройств, в составе технической системы;

 разрушения несущих конструкция вследствие дефектов или усталости

конструкционных материалов;

 внутренние аварии, вызванные отключением питания, водоснабжения, перерывом

технологических процессов и т.п.;

 внутренние пожары, взрывы;

 структура технической системы, наличие узлов и цепочек инцидентов;

 иные.

Для технических объектов характерно накопление определенных запасов энергии,

концентрация энергии на ограниченных пространствах.

Важно отметить, что для каждой технической системы существует свой набор

источников опасности, как направленных на нее, так и исходящие от нее. По мере усложнения

технической системы количество источников опасности увеличивается. Обычно источники

опасности объединяются в различные группы, которые служат основой для факторного

анализа техногенных рисков.

РИСКИ ПРИ ТЕХНОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ КАТАСТРОФАХ

Проблемы оценки рисков при возникновении катастроф природного и техногенного

характера приобрели особую актуальность на рубеже XX и XXI веков. Если принять, что

история человеческого существования измеряется протяженностью 1,5 - 2,5 млн. лет, то для

человека потенциальные опасности природного происхождения характеризуются выражен-

ным наложением цикличности на медленно (на протяжении сотен миллионов и миллиардов

лет) и монотонно протекающие процессы на Земле и в Космосе. Глобальные изменения

состояния земной поверхности, Мирового океана и климата на Земле в связи с гелио-

геопроцессами характеризуются большими циклами - от 10 - 20 тыс. лет до 500 - 1100 тыс. лет

и более. Они вызывают глобальные потепления и похолодания, вариации положения земной

оси, магнитного поля, состояния атмосферы, стратосферы и ионосферы.

На эти монотонные и циклические процессы могут накладываться случайные (с

чрезвычайно малой вероятностью до 10'

-10~

и менее в год) планетарные природные

катастрофы, обусловленные весьма большими (близкими к взрывным) изменениями

активности Солнца, прохождениями планет через астероидные и метеоритные пояса с

возможными их столкновениями.

Указанные выше монотонные, циклические и случайные процессы земного и

космического масштаба приводят к кардинальным изменениям условий жизни на Земле.

Несмотря на неизмеримо возросшие возможности человека противостоять природным и

техногенным угрозам, закономерности и параметры этих процессов очень сложны в

исследовании и количественном описании. В связи с этим такого рода глобальные катаст-

рофы, затрагивающие все человечество и все живое на Земле, должны быть пока отнесены к

гипотетическим, а степень реально прогнозируемой защищенности от них чрезвычайно мала.

Последствия такого рода общепланетарных катастроф могут оцениваться как предельные,

когда вероятность уничтожения жизни на Земле приближается к 100%. В этом случае риск

летального исхода, обычно измеряемый числом смертей на 1000 человек, также составит 10

При общем числе жителей на Земле в настоящее время порядка 5-Ю

и вероятности

возникновения общепланетарных природных катастроф в 10'

-10~

1/год, риск летального

исхода для человека при такой катастрофе составляет 5-10°-5-10

, а риск уничтожения жизни

будет 10

-10

1/год.

Глобальные природные катастрофы, обусловленные природными процессами на Земле и

затрагивающие территории ряда стран и континентов (землетрясения, извержения вулканов,

цунами, ураганы), зарегистрированы за период 10

-10

лет с человеческими жертвами до 10

чел. При средней численности населения на период таких катастроф до 5-10

риск летального

исхода для одного жителя Земли составляет от 2-Ю

до 2-Ю

1/год, или 2-10° на одну тысячу.

Необратимый ущерб живому при этих катастрофах возникал на ограниченных территориях —

до 5-10~

-10

от поверхности Земли. Тогда риск уничтожения жизни на Земле при таких

катастрофах можно оценить, как (2-5)-10

1/год. Риск уничтожения жизни на 1-2 порядка