ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ, ВЫЗВАННЫХ ТЕХНОГЕННЫМИ АВАРИЯМИ И КАТАСТРОФАМИ

Чрезвычайные ситуации, вызванные взрывами. Взрывы большинства конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) протекают в режиме детонации, при котором взрывная волна распространяется с постоянной скоростью при данной плотности и форме заряда. Значения скоростей детонации находятся в пределах от 1,5 (для некоторых промышленных) до 8 км/с (для мощных типичных ВВ); при этом давления взрывов достигают 20—38 ГПа.

Взрывные волны, генерируемые взрывами парогазовых и дисперсных сред, вследствие малой плотности и других особенностей процессов горения характеризуются более низкими параметрами. При скорости распространения пламени, не превышающей скорости звука, имеет место дефлаграционное, или взрывное, горение, при котором продукты сгорания нагреваются до температур 1500-3000°С и генерируются ударные волны с максимальным давлением 20—100 кПа. В ударную волну переходит порядка 40% энергии взрыва.



В определенных условиях дефлаграционное горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени достигает 1—5 км/с. Избыточное давление в пределах детонирующего облака может достигать 2 МПа.

Изменение избыточного давления на фронте ударной волны, образующейся при взрыве сосуда со сжатым газом, при высоких давлениях и температурах подобно изменению этой величины в волне, генерируемой при взрыве конденсированного ВВ. Однако следует учитывать, что при взрыве сосуда со сжатым газом только 40—60% энергии взрыва тратится на образование ударной волны, а остальное — на образование и разлет осколков сосуда.

Несколько особо стоят сосуды с перегретыми жидкостями, при аварийной разгерметизации которых может произойти взрыв. При нарушении герметичности сосуда с перегретой жидкостью, сопровождающемся падением давления, имеет место интенсивное испарение жидкости с образованием и воспламенением паров в окружающей среде и формированием ударных волн. Такие взрывы называются взрывами типа BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion).

Взрывы конденсированных взрывчатых веществ. Избыточное давление АРф (кПа), на фронте свободно распространяющейся сферической воздушной ударной волны при взрыве конденсированных ВВ определяется по формуле М.А. Садовского

где R — расстояние от эпицентра взрыва, м;

ттт «тротиловый эквивалент», кг, определяемый по формуле


где Qv, QvJHT энергии взрыва данного вещества и тротила, кДж/кг.

Величину импульса фазы сжатия /+ (Па) с можно определить по формуле


Взрывы технологических систем со сжатыми негорючими газами.

При взрыве сосудов под давлением, имеющих форму шаровых газгольдеров, баллонов и т.п., могут возникать сильные ударные волны, образуется большое число осколков, что приводит к серьезным разрушениям и травмам.

Общая энергия взрыва Е, кДж, определяется как где Р, — начальное давление газа в сосуде, кПа;

  • 1 о
  • — объем сосуда, м ,

- показатель адиабаты газа.

Для технологических объектов с высокими значениями параметров сжатых газов и энергетических потенциалов Е уровень опасности можно оценивать по энергетическим балансам как ударных волн ув = (0,6 - 0,4)Е], так и разлета осколков [(?оск = (0,4 - 0,6)Е].

В этом случае

где Q v тнт = 4520 кДж/кг — энергия взрыва тротила.

Определив величину «тротилового эквивалента», несложно по формуле (1) определить значение избыточного давления на фронте ударной волны Д/ф (кПа) на любом расстоянии от эпицентра взрыва и соответствующую ему степень поражения людей и разрушения зданий и сооружений.

Взрывы технологических систем с перегретыми жидкостями. В различных отраслях промышленности приходится иметь дело с огромными массами как нейтральных, так и горючих перегретых жидкостей, к которым относятся сжиженные углеводородные газы, хлор, аммиак, фреоны и др. Жидкость, имеющая температуру кипения ниже температуры окружающей среды, является перегретой при высоких температурах и давлениях, превышающих атмосферные (например, вода в паровых котлах). Уровень перегрева жидкости обычно характеризуется разностью между температурой, при которой жидкость находится в технологической системе, и температурой ее кипения при атмосферном давлении. Если происходит внезапное разрушение сосуда (системы) с перегретой жидкостью, последняя быстро испаряется с образованием пара в окружающей среде и формированием ударных волн.

В зависимости от давления и температуры вещество может находиться в различных агрегатных состояниях (рис. 4.1).

В. Маршалл классифицировал вещества по признаку их расположения в зонах диаграммы состояния.

К I категории отнесены вещества с критической температурой ниже температуры окружающей среды (криогенные вещества — сжиженный природный газ (СПГ), азот, кислород).

Ко II категории отнесены вещества с критической температурой выше, а точкой кипения ниже, чем температура окружающей среды (сжиженный нефтяной газ (СНГ), пропан, бутан, аммиак, хлор). Их особенностью является «мгновенное» испарение части жидкости при разгерметизации и охлаждение оставшейся доли до точки кипения при атмосферном давлении.

III категорию составляют жидкости, у которых критическое давление выше атмосферного и температура кипения выше температуры окружающей среды (вещества, находящиеся в обычных условиях в жидком состоянии, например, вода). Сюда попадают также некото-



рые вещества из предыдущей категории, например, бутан в холодную погоду и этиленоксид — в жаркую.

IV категория — вещества, содержащиеся при повышенных температурах (водяной пар в котлах, циклогексан и другие жидкости под давлением и температуре, превышающей их точку кипения при атмосферном давлении).

Диаграмма состояния вещества

Рис. 4.1. Диаграмма состояния вещества

При нарушении герметичности сосуда с перегретой жидкостью в зависимости от принадлежности жидкости к той или иной категории могут иметь место различные сценарии развития аварии.

При разгерметизации сосуда, содержащего вещество I категории, вытекающая криогенная жидкость будет находиться в равновесии со своими парами при давлении, равном или близком к атмосферному. При подводе теплоты немедленно возникает кипение жидкости с интенсивностью, пропорциональной скорости подвода теплоты, причем может иметь место как пузырьковый, так и пленочный режим кипения. В случае разлития СП Г, представляющего собой смесь газов, будет происходить разделение фракций, причем первыми испаряются вещества с более низкой температурой кипения. Слой вытекшей жидкости со временем обогащается тяжелыми углеводородами, и температура его кипения повышается. Это может привести к изменению величины теплового потока, что в свою очередь может способствовать возникновению «беспламенного взрыва», который имеет место при разлитии СП Г на поверхность воды.

Основным отличием жидкостей II рода является явление «мгновенного испарения», которое возникает тогда, когда в системе, включающей жидкость и находящиеся в равновесии с ней пары, понижается давление (происходит разгерметизация).

Доли мгновенно испарившихся некоторых сжиженных газов представлены на рис. 4.2.

На практике мгновенное парообразование может протекать с понижением температуры, пенообразованием, диспергированием выбрасываемой жидкости и образованием ударных волн.

Доля мгновенно испарившейся в адиабатическом режиме жидкости

Рис. 4.2. Доля мгновенно испарившейся в адиабатическом режиме жидкости

Особое место занимают аварии типа BLEVE («Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), включающие в себя физические процессы взрывного вскипания перегретой жидкости, взрыв сосуда с образованием ударной волны и разлетом осколков, выброс содержимого резервуара в окружающую среду с образованием в случае горючей жидкости быстро сгорающего аэрозольного облака (огненного шара).

При «паровом взрыве» давление в сосуде возрастает в сотни раз, что ведет к разрушению корпуса. За счет резкого сброса давления часть жидкости превратится в пар, а оставшаяся часть уже «переохлажденной» жидкости будет практически полностью захвачена резко расширяющимся паром и вынесена в окружающее пространство. Образуется аэрозольное облако, которое в случае горючей жидкости с высокой степенью вероятности воспламеняется.

Возможны три сценария развития аварии сосуда с перегретой жидкостью.

В случае полного разрушения (взрыва) сосуда с перегретой жидкостью 20% энергии взрыва переходит в энергию осколков, а 80% — в энергию ударной волны.

При нарушении герметичности сосуда выше уровня жидкости (трещины, коррозия, усталостные явления, механические повреждения и т.п.) даже в случае небольшого отверстия истечение пара будет продолжаться до тех пор, пока не испарится вся жидкость. Снижение давления, зависящее от скорости истечения пара (размеров отверстия), приведет к снижению температуры жидкости в сосуде. В ряде случаев из отверстия в сосуде будет выходить паро-жидкостная смесь. В этом случае расчет скорости истечения проводится по формулам гидродинамики двухфазных систем.

Если в сосуде находилась перегретая горючая жидкость, то в случае воспламенения струи образуется струевое пламя.

Если в сосуде находилась негорючая токсичная жидкость, то образующееся облако дрейфует в соответствии с метеорологическими условиями.

При пробое сосуда ниже уровня жидкости можно ожидать появление однофазной струи, мгновенное испарение которой происходит вне сосуда. Из-за мгновенного испарения скорость вытекающей струи будет ниже скорости однофазного потока, но выше, чем в случае пробоя выше уровня жидкости в сосуде.

При наличии в сосуде жидкости III категории сценарий развития аварии, как и в предыдущем случае, будет зависеть от вида и места нарушения герметичности сосуда. При полном разрушении сосуда и пробое сосуда выше уровня жидкости сценарии развития аварий будут идентичны описанным выше. При пробое ниже уровня жидкости сценарий развития аварии будет зависеть от летучести жидкости. Поскольку жидкости, относящиеся к III категории, имеют близкие точки кипения, то их поведение будет зависеть от температуры самой жидкости и окружающей среды. Сценарий аварии с разлитием жидкости будет рассмотрен ниже.

Жидкости IV категории, содержащиеся при температуре выше их точки кипения при атмосферном давлении, являются, по сути дела, сжиженными парами и будут мгновенно испаряться в случае их различия. Однако в случае низких температур окружающей среды может иметь место частичная конденсация выброшенного пара.

Чрезвычайные ситуации, вызванные пожарами. Выше были рассмотрены случаи нарушения герметичности резервуара, содержащего горючий газ или жидкость, сопровождающиеся разливом жидкости с ее последующим испарением, выбросом парожидкостной смеси, выбросом газа и т.п. Дальнейший сценарий развития аварии будет зависеть от физико-химических свойств пролитой жидкости, метеорологических условий, окружения места аварии, наличия источника зажигания и т.д. Зависимость вида горения от температуры кипения вещества показана на рис. 4.3.

Из рисунка следует, что давление паров, зависящее от температуры кипения вещества, во многом предопределяет виды пожара, которые обозначены на рисунке как «горение разлития», «вспышка» и «огненный шар».

Зависимость характеристик пожара от температуры кипения вещества (D — доля вещества в парообразном виде, °/о)

Рис. 4.3. Зависимость характеристик пожара от температуры кипения вещества (D — доля вещества в парообразном виде, °/о)

Пожар разлития. При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженный горючий газ или жидкость, часть жидкости (или вся) может заполнить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или заполнить какую-либо естественную впадину.

Если поддон или обваловка имеют размеры а b (или радиус /* ),

то глубину заполнения h, м, можно найти по формуле:

где тж, рж — масса и плотность разлившейся жидкости;

F — площадь поддона.

При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными и искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т.п.), а если такая информация отсутствует, то для приближенных расчетов принимают толщину разлившегося слоя равной h = 0,05 м и определяют площадь разлива Foa32) по формуле

По результатам экспериментов с жидким метаном и азотом компания «Газ де Франс» рекомендует следующие значения h (табл. 4.10).

Толщина слоя h разлившегося сжиженного газа

Таблица 4.10

Поверхность

Поверхность

/?• 102, м

Бетонная

0,3

Влажная песчаная

15,0

Водная

1,0

Сухая песчаная

20,0

Гравий

5,0

Разлившаяся жидкость испаряется, причем интенсивность испарения зависит от внешнего давления, движения парогазовой фазы над свободной поверхностью жидкости, величины теплового потока, получаемого жидкостью и т.д.

При разлитии жидкости I категории последняя находится в равновесии со своими парами при давлении равном или близком к атмосферному. При подводе тепла в разлившейся жидкости возникает процесс кипения с интенсивностью, пропорциональной скорости подвода тепла.

При разлитии жидкости II категориикр > !Г0) имеет место явление «мгновенного испарения» с образованием и с возможным последующим возгоранием или взрывом парового облака.

Поведение жидкостей III категории при разливе зависит от их летучести. Интенсивность парообразования определяется падением давления при разливе, подводом теплоты от «подстилающей» поверхности, интенсивностью радиационно-конвективного теплообмена с атмосферой и т.д.

Примечательной чертой пожаров разлития является «накрытие» с подветренной стороны. Это накрытие может составлять (25...50)% диаметра обвалования

Пламя пожара разлития при расчете представляют в виде наклоненного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рис. 4.4), причем угол наклона 0 зависит от безразмерной скорости ветра WB:

Геометрические параметры факела пожара разлития можно определить по формуле Томаса:

I

где WB = w(mBMTgD/рп)-1/3 — безразмерная скорость ветра, м /с; твыг массовая скорость выгорания, кг/(м2 с); рп, рв — плотность пара и воздуха, соответственно, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м/с2;

D — диаметр зеркала разлива, м; w — скорость ветра, м/с.

Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило, экспериментально (см. табл. 4.12).

Степень термического воздействия пожара разлития (плотность теплового потока, падающего на элементарную площадку, расположенную параллельно (к = 0) и перпендикулярно (к = 90) поверхности разлива (рис 4.4) qnad , кВт/м2, несложно найти по формуле:

где ф — угловой коэффициент излучения с площадки на боковой поверхности пламени пожара разлива на единичную площадку, расположенную на уровне грунта (рис. 4.4); qco6 средняя по поверхности плотность потока собственного излучения пламени, кВт/м2, значения которой для некоторых жидких углеводородных топлив приведены в табл. 4.11.

L — высота пламени пожара разлития; D — диаметр пожара разлития; R — перелив; 0 — угол наклона; w — скорость ветра, м/с; s — расстояние от площадки на поверхности факела до мишени

Рис. 4.4. Расчетная схема пожара разлития

Таблица 4.11

Значения дсо6 для некоторых жидких углеводородных топлив

Топливо

%об'кВт^

швыг, кгДм2 ? с

d = 10, м

d = 20, м

d = 30, м

d = 40, м

d = 50, м

СПГ (метан)

220

180

150

130

120

0,08

СУГ(пропан)

80

63

50

43

40

0,10

Бензин

60

47

35

28

25

0,06

Дизельное топливо

40

32

25

21

18

0,04

Нефть

25

19

15

12

10

0,04

Примечание. Для диаметров очагов диаметром менее 10 м и более 50 м следует принимать величину qco6 такой же, как и для очагов диаметром 10 и 50 м соответственно.

Горение парогазовоздушного облака. Крупномасштабное диффузионное горение ПГВ облака, реализуемое при разгерметизации резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением, носит название «огненный шар». Плотность теплового потока, падающего с поверхности «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности мишени qnaa, кВт/м2, равен

где qcoQ плотность потока собственного излучения «огненного шара», кВт/м2, допускается принимать равной 450 кВт/м2;

R — расстояние от точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» до облучаемого объекта, м; ?эф— эффективный диаметр «огненного шара», м, определяемый по формуле

где М — масса горючего вещества, кг;

Н — высота центра «огненного шара», м, которую допускается принимать равной 0,5/)эф.

ф — угловой коэффициент излучения с «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности облучаемой поверхности, определяемый по формуле

Время существования «огненного шара» т, с, рассчитывают по формуле

Рассчитав значения q и т по формулам (4.24) и (4.27), несложно определить величины пробит-функции и степень термического по- ражения Рпор

Горение зданий и промышленных объектов. Расчет протяженности зон теплового воздействия R ,м, при горении зданий и промышленных объектов производится по формуле:

где qco6 плотность потока собственного излучения пламени пожара, кВт/м2, (табл. 4.12);

qKp критическая плотность потока излучения пламени пожара, падающего на облучаемую поверхность и приводящую к тем или иным последствиям, кВт/м2 (табл. 4.13);

R — приведенный размер очага горения, м, равный:

4Jh — для горящих зданий; (1,75...2,0) yjlh — для штабеля пиленого леса; 8D — для горения нефтепродуктов в резервуаре; / — длина объекта горения, м; И — высота объекта горения, м; D — диаметр резервуара, м.

Теплотехнические характеристики материалов и веществ

Таблица 4.12

Вещества,

материалы

Массовая скорость выгорания,

VBb,r'Kr^'C]

Теплота горения, QpH, кДж/кг

Плотность потока пламени пожара,

%0б’кВт/^

Ацетон

0,047

28 400

1200

Бензол

0,08

30 500

2500

Бензин

0,05

44 000

1780...2200

Керосин

0,05

43 000

1520

Мазут

0,013

40 000

1300

Нефть

0,02

43 700

874

Древесина

0,015

19 000

260

Каучук натуральный

0,013

42 000

460

Пиломатериалы

0,017

14 000

150

Задавая ту или иную степень поражения человека, сооружений и т.п., по формуле (4.28) несложно определить искомое расстояние от очага пожара.

Таблица 4.13

Критические значения плотностей потока падающего излучения

V

кВт/м2

Значение времени, с

до того, как начинаются болевые ощущения

до того, как появляются ожоги II степени

30

1

2

22

2

3

18

2,5

4,3

11

5

8,5

8

8

13,5

5

16

25

4,2

15-20

40

1,5

безопасно

безопасно

14,0

возгорание древесины

через 10 минут

17,5

возгорание древесины

через 5 минут

35.0

возгорание ЛВЖ

через 3 минуты

41,0

возгорание ГЖ

через три минуты

Примечание. ГЖ — мазут, торф, масло и т.п; ЛВЖ — ацетон, бензол, спирт и т.д.

Чрезвычайные ситуации, вызванные выбросом токсических веществ.

При прогнозировании последствий химических аварий по методике РД-52-04 применяются следующие допущения:

  • • емкости, содержащие ОХВ, разрушаются полностью;
  • • толщина слоя ОХВ, разлившегося свободно по подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;
  • • при проливе ОХВ из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку), толщина слоя жидкости принимается равной h = Н — 0,2 м, где Н — высота поддона (обваловки), м;
  • • при аварии на газо- и продуктопроводах величина выброса ОХВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями;
  • • предельное время пребывания людей в зоне заражения принимается равным 4 часам.

Исходными данными для прогнозирования являются:

  • • общее количество ОХВ на опасном химическом объекте и данные по его размещению в емкостях и технологических трубопроводах;
  • • количество ОХВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива (в поддон, в обваловку или на грунт);
  • • токсические свойства ОХВ;
  • • метеорологические условия (температура воздуха, скорость ветра на высоте Юм, состояние приземного слоя воздуха); при заблаговременном прогнозе принимают, что скорость ветра равна 1 м/с, а состояние атмосферы — инверсия;
  • • пороговая токсодоза Dnop, мг • мин/л, при ингаляционном воздействии ОХВ на организм человека.

Зона заражения характеризуется формой и глубиной заражения Г, км.

Глубины зон заражения первичным Гр км, и вторичным Г2, км, облаками определяется по табл. 4.14 в зависимости от скорости ветра v, м/с, и эквивалентного количества ОХВ Q3, т. Полная глубина зоны заражения определяется как

Предельно возможное значение глубины переноса воздушных

МаСС Гпред’ Равно

где х — время от начала аварии, ч,

и — скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при заданной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости атмосферы, км/ч (табл. 4.15).

103


Глубины зон возможного заражения ОХВ, км

Скорость

Эквивалентные количества ОХВ, т

ветра,

м/с

0,01

0,05

0,1

0,5

1

3

5

10

20

30

50

70

100

300

500

1000

1

0,38

0,85

1,25

3,16

4,75

9,18

12,53

19,20

29,56

38,13

52,67

65,23

89,91

165

231

363

2

0,25

0,59

0,84

1,92

2,86

5,35

7,20

10,83

16,44

21,02

28,73

35,35

44,09

87,79

121

189

3

0,22

0,48

0,68

1,53

2,17

3,99

5,34

7,96

11,94

15,18

20,59

25,21

31,30

61,47

84,50

130

4

0,19

0,42

0,59

1,33

1,88

3,29

4,36

6,46

9,62

12,18

16,43

20,05

24,80

48,18

65,92

101

5

0,17

0,38

0,53

1,19

1,68

2,91

3,75

5,53

8,19

10,33

13,88

16,89

20,82

40,11

54,67

83,60

6

0,15

0,34

0,48

1,09

1,53

2,66

3,43

4,88

7,20

9,06

12,1

14,79

18,13

34,67

47,09

71,70

7

0,14

0,32

0,45

1,00

1,42

2,46

3,17

4,49

6,48

8,14

10,87

13,17

16,17

30,73

41,63

53,16

8

0,13

0,30

0,42

0,94

1,33

2,30

2,97

4,20

5,92

7,42

9,90

11,98

14,68

27,75

37,49

56,70

9

0,12

0,28

0,40

0,88

1,25

2,17

2,80

3,96

5,60

6,86

9,12

11,03

13,50

25,39

34,24

51,60

10

0,12

0,26

0,38

0,84

1,19

2,06

2,66

3,76

5,31

6,50

8,50

10,23

12,54

23,49

31,61

47,53

11

0,11

0,25

0,36

0,80

1,13

1,96

2,53

3,58

5,06

6,20

8,01

9,61

11,74

21,91

29,44

44,15

12

0,11

0,24

0,34

0,76

1,08

1,88

2,42

3,43

4,85

5,94

7,67

9,07

11,05

20,58

27,61

41,30

13

0,10

0,23

0,33

0,74

1,04

1,80

2,37

3,29

4,66

5,70

7,37

8,72

10,48

19,45

26,04

38,90

14

0,10

0,22

0,32

0,71

1,00

1,74

2,24

3,17

4,49

5,50

7,10

8,40

10,04

18,46

24,69

36,81

15

0,10

0,22

0,31

0,69

0,97

1,68

2,17

3,07

4,34

5,31

6,86

8,11

9,70

17,60

23,50

34,98


Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха

Скорость ветра, м/с

Скорость переноса при различных состояниях атмосферы

инверсия

изотермия

конвекция

1

5

6

7

2

10

12

14

3

15

18

21

4

21

24

28

5

-

29

-

6

-

35

-

7

-

41

-

8

-

47

-

9

-

53

-

10

-

59

-

11

-

65

-

12

-

71

-

13

-

76

-

14

-

82

-

15

-

88

-

Степень вертикальной устойчивости атмосферы можно определить по табл. 4.16.

Таблица 4.16

Степень вертикальной устойчивости атмосферы

Скорость

Ночь

Утро

День

Вечер

ветра,

i> й

О! Й

i Й

О: й

i ?

j?

CD ?

м/с

g- ск со

§ g

О. К ц

g g

Q. О; D

Пл гу, ps

g §

О. (R U

g Й

^ 1 i

11

11

11

UJ Q

= g ?

э I

с g |

§ ?

d ш со > ^ г*

s §

о Ш 43

11

О CD CD *т- ^ г~~

11

О CD CD ГГ* ^

1 §

S ^ Vg

Оч О

cS'g

J5 s

Os О

cS <§

О

cS'g

S 5

О

сЗ I

< 2

ин

из

из(ин)

из

кон (из)

из

из

из

2-3,9

ин

из

из(ин)

из

из

из

из(ин)

из

> 4

ин

из

из

из

из

из

из

из

Примечание. Обозначения: ин — инверсия, из — изотермия, кон — конвекция

За истинную глубину зоны заражения принимается величина Площадь зоны заражения ОХВ

где ks — коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости воздуха на ширину зоны заражения: для инверсии он равен 0,081, изотермии — 0,133, конвекции — 0,235; х — время с момента начала аварии, ч.

В зависимости от скорости приземного ветра зоны заражения наносятся на карты в виде круга или сектора с угловыми размерами:

Скорость ветра, м/с

< 0,5

0,6-1

1,1-2,0

> 2

Угловые размеры, град

360

180

90

45

Примечания:. 1. При скорости ветра больше 15 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости ветра 15 м/с.

2. При скорости ветра меньше 1 м/с размеры зон заражения принимать как при скорости ветра 1 м/с.

Количественные характеристики выброса ОХВ для расчетов параметров зоны заражения определяются по его эквивалентному значению Q3, под которым принимается такое количество хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения при данном состоянии атмосферы количеством данного ОХВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.

Эквивалентное количество ОХВ по первичному облаку (?э р кг, определяется по формуле

где кх — коэффициент, зависящий от условий хранения ОХВ (см. табл. 4.18);

к3 — коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе рассматриваемого ОХВ (табл. 4.18); к5 — коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы: 1 — для инверсии, 0,23 — для изотермии и 0,8 — для конвекции;

к7 — коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха (табл. 4.18); для сжатых газов к2 = 1;

Q0 — количество разлившегося (выброшенного) ОХВ, кг.

Эквивалентное количество ОХВ по вторичному облаку Q3,2, кг, определяется по формуле

где к2 — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств ОХВ (табл. 4.18);

кА коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 4.17); к6 — коэффициент, учитывающий время, прошедшее с начала аварии т, ч, равный: т08 при т < тисп; т08 при т > т.

Таблица 4.17

Значения коэффициента fr4 зависимости от скорости ветра

Скорость ветра, м/с

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15

*4

1

1,33

1,67

2,0

2,34

2,67

3,0

3,34

3,67

4,0

5,68

Характеристика ОХВ и вспомогательные коэффициенты для определения глубин зон заражения

Таблица 4.18

Наименование ОХВ

Плотность ОХВ

р, т/м3

°С

Опор

мг. мин/л

^1

к2

^3

к7 при различных температурах воздуха, °С

газ

жидкость

-40

-20

0

+20

+40

1

Аммиак:

хранение под давлением

0,0008

0,681

-33,42

15,0

0,18

0,025

0,04

0/0,9

0,3/1,0

0,6/1,0

1,0/1,0

1,4/1,0

изотерм, хранение

-

0,681

-33,42

15,0

0,01

0,025

0,04

0/0,9

1,0/1,0

1,0/1,0

1,0/1,0

1,0/1,0

2

Водород

мышьяковистый

0,0035

1,64

-62,47

0,2**

0,17

0,054

0,857

0,3/1,0

0,5/1,0

0,8/1,0

1,0/1,0

1,2/1,0

фтористый

-

0,989

12,52

4,0

0

0,028

0,15

0,1

0,2

0,5

1.0

1,0

хлористый

0,0016

1,191

- 85,1

2,0

0,28

0,037

0,30

0,64/1

0,6/1,0

0,8/1,0

1,0/1,0

1,2/1,0

бромистый

0,0036

1,490

-66,77

2,4*

0,13

0,055

6,0

0,2/1,0

0,5/1,0

0,8/1,0

1,0/1,0

1,2/1,0

цианистый

-

0,687

25,7

0,2

0

0,026

3,0

0

0

0,4

1,0

1,3

3

Диметиламин

0,002

0,680

6,9

1,2*

0,06

0,041

0,5

0/0,1

0/0,3

0/0,8

1,0/1,0

2,5/1,0

4

Метиламин

0,0014

0,699

-6,5

1,2*

0,13

0,034

0,5

0/0,3

0/0,7

0,5/1,0

1,0/1,0

2,5/1,0

  • 5
  • 6

Метил

бромистый

1,732

3,6

1,2*

0,04

0,039

0,5

0/0,2

0/0,4

0/0,9

1,0/1,0

2,3/1,0

7

хлористый

0,0023

0,983

-23,76

10,8**

0,125

0,044

0,056

0/0,5

0,1/1,0

0,6/1,0

1,0/1,0

1,5/1,0

8

Метилмеркаптан

-

0,857

5,95

1,7*

0,06

0,043

0,353

0/0,1

0/0,3

0/0,8

1,0/1,0

2,4/1.0

9

Оксиды азота

-

1,491

21,0

1,5

0

0,040

0,4

0

0

0,4

1,0

1,0

10

Оксид этилена

-

0,862

10,7

2 2

0,05

0,041

0,27

0/0,1

0/0,3

0/0,7

1,0/1,0

3,2/1,0

11

Сернистый ангидрид

0,0029

1,462

-10,1

1,8

0,11

0,049

0,333

0/0,2

0/0,5

0,3/1,0

1,0/1,0

1,7/1,0

12

Сероводород

0,0015

0,964

-60.35

16,1

0,27

0,042

0,036

0,3/1,0

0,5/1,0

0,8/1,0

1,0/1,0

1,2/1,0

13

Сероуглерод

-

1,263

46,2

45

0

0,021

0,013

0,1

0,2

0,4

1,0

2,1

14

Соляная кислота

-

1,198

-

2

0

0,021

0,3

0

0,1

0,3

1,0

1,6

15

Формальдегид

-

0,815

-19,0

*

CD

CD

0,19

0,034

1,0

0/0,4

0/1,0

0,5/1,0

1,0/1,0

1,5/1,0

16

Фосген

0,0035

1,432

8,2

0,6

0,05

0,061

1,0

0/0,1

0/0,3

0/0,7

1,0/1,0

2,7/1,0

17

Фосфор треххлористый

-

1,57

75,3

3,0

0

0,010

0,2

0,1

0,2

0,4

1,0

2.3

18

Фосфора хлорокись

-

1,675

107,2

0,06*

0

0,003

10,0

0,05

0,1

0,3

1,0

2,6

19

Фтор

0,0017

1,512

-188,2

0,95

0,95

0,038

3,0

0,7/1,0

0,8/1,0

0,9/1,0

1,0/1,0

1,1/1,0

20

Хлор

0,0032

1,558

34,1

0,6

0,18

0,052

1,0

0/0,9

0,3/1,0

0,6/1,0

1,0/1,0

1,4/1,0

21

Хлорпикрин

-

1,658

112,3

0,2

0

0,002

3,0

0,03

0,1

0,3

1,0

2,9

22

Хлорциан

0,0021

1,220

12,6

0,75

0,75

0,046

0,80

0/0

0/0

0/0,6

1,0/1,0

3,9/1,0

Примечания. 1. В столбцах 10-14 в числителе к7 для первичного облака, в знаменателе — для вторичного. 2. В столбе 6 численные значения токсидоз, помеченных звездочками, определены по соотношению D = 240 к ПДКрз, где ПДКрз — предельно допустимая концентрация рабочей зоны, мг/л; к = 5 для раздражающих ОХВ (помечены одной звездочкой) и к = 9 для прочих ОХВ (помечены двумя звездочками). 3. Значения к, для изотермического хранения аммиака приведено для случая разлива в поддон.

хисп — вРемя испарения ОХВ, час, определяемое по формуле

где рж — плотность жидкой фазы ОХВ, кг/м-* (табл. 4.17); h — толщина слоя разлившегося жидкого ОХВ, м; Коэффициенты к24 и к2 определяем по табл. 4.17 и 4.18.

Если тисп < 1, час, к6 принимается для 1 часа.

Время подхода облака ОХВ к заданному объекту тподх, час, зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле

где х — расстояние от источника заражения до заданного объекта, км; и — скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха, км/ч (определяется по табл. 4.17)

Чрезвычайные ситуации, вызванные выбросом радиоактивных веществ. При авариях на радиационно опасных объектах с выбросами радиоактивных веществ образуются зоны радиоактивного загрязнения, характеризующиеся уровнем радиации, дозой облучения, степенью загрязнения и т.п. (табл. 4.19).

Таблица 4.19

Характеристика зон радиоактивного загрязнения при аварии на РОО

Зона заражения

Поглощенная доза (до полного распада) Дх>1 Гр

Уровень радиации Р, Гр/час

Площадь зоны заражения S, км2

А1 — слабого заражения

0,056

1,4-10-4

ожА1еА1-1дбА)

А — умеренного заражения

0,56

1,4-10-3

0.8(/Абд-[БВБ)

Б — сильного заражения

5,6

1,4 -10“2

0,8(?БеБ-1вВв)

В — опасного заражения

16,8

4,2-10-2

о,8(?вев-?гег)

Г — чрезвычайно опасного заражения

56

0,14

0,8?Г8Г

Примечание. 1 Гр = 100 рад

Расчет параметров зоны радиационного загрязнения при радиационной аварии. Геометрические размеры (длина L, км и ширина В, км) зон загрязнения (рис. 4.5) выбираются в зависимости от вида реактора, а для отличающихся значений массы радиоактивного выброса т, кг, и скорости ветра и>в, м/с, рассчитываются по формулам (4.35) и (4.36)

Зоны радиоактивного загрязнения при радиационных авариях

Рис. 4.5. Зоны радиоактивного загрязнения при радиационных авариях

Время подхода радиоактивного облака к объекту хп0ДХ, час, определяем по формуле

где R — расстояние от объекта до эпицентра выброса, км; н>в— скорость движения воздуха на высоте 10 м, км/ч;

С — коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости атмосферы, равный 0,13 — при инверсии; 0,23 — при изотермии и 0,24 — при конвекции. Степень вертикальной устойчивости атмосферы можно определить по табл. 4.16.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >