Определение потребности в защитных сооружениях, их оборудовании в условиях радиоактивного заражения

2. Определение потребности в защитных сооружениях, их оборудовании в условиях радиоактивного заражения.

N = 170 чел., t_пр = 5 суток.

2.1 Рассчитаем вместимость защитных сооружений. Норма объема в убежище для 1 укрываемого V₁ = 1,5 м³.

,

где S₀ – общая площадь защитного сооружения, м²;

h – высота сооружения (h = 2,4 м);

N – количество укрываемых.

 (м³).

Проведем расчеты помещений убежища в соответствии с нормами:

S_п.у. = S_п.у.н ,

S_п.у.н = 0,5 м² – норма площади для одного укрываемого.

S_п.у. = 0,5*170=85 (м²).

Проведем расчеты вспомогательных помещений убежища в соответствии с нормами:

S_вспом. = S_{вспом.н.},

S_{вспом.н.} = 0,12 м² – норма вспомогательной площади для одного укрываемого.

S_вспом. = 0,12*170=21 (м²).

S_т.м. = 10 м² – площадь тамбур шлюза;

S_с.п. = 2 м² – площадь санитарного поста.

Фактическая общая площадь составит:

S_ф = S_п.у. + S_вспом. + S_т.м. + S_с.п. = 85 + 21 + 10 + 2 = 118 (м²).

S_ф > S₀, поэтому принимаем S_ф.

При принятой нами высоте h = 2,4 м можно установить двухъярусные нары, которые обеспечивают 5 мест: 4 – сидение, 1 – лежание.

(шт.).

Вывод: необходимо поставить защитное сооружение общей площадью 118 м², в т.ч.: S_п.у. = 85 м²; S_вспом. = 21 м²; S_т.м. = 10 м²; S_с.п. = 2 м²; и установить 34 двухъярусных нар.

3. Оборудование защитного сооружения системой вентиляции.

Система воздухообмена должна обеспечивать очистку наружного воздуха, требуемый воздухообмен, кратность воздухообмена и удаления из помещения тепловыделения и влаги.

Обычно расчет ведется по двум режимам:

І Чистый воздухообмен – в убежище подается очищенный от пыли наружный воздух;

ІІ Фильтровентиляция – наружный воздух очищается от радиоактивной пыли, паров и аэрозолей, отравляющих веществ, бактериологических средств.

Для второй климатической зоны количество наружного воздуха, подаваемого на одного человека, принимается:

I режим – 10 м³/ч/чел. – W_I;

II режим – 2 м³/ч/чел. – W_II.

ФВК-1 обеспечивает и І, и ІІ режимы. Подача воздуха одним ФВК-1 составляет:

I режим – 1200 м³/ч – W_0I;

II режим – 300 м³/ч – W_0II.

Найдем количество ФВК-1 на 200 человек:

 ФВК-1.

Выводы: для полного обеспечения чистым воздухом 170 укрываемых человек в I и II режимах вентиляции, в убежище надо установить 2 ФВК-1.

4. Система водоснабжения.

Определим необходимый аварийный запас воды:

W_вод.н. = 3 л/сутки/чел. – норма воды для одного укрываемого.

2550 (л).

Выводы: для полного водоснабжения 170 чел укрываемых в убежище, его необходимо снабдить 2550 л воды.

5. Санитарно-техническая система.

Учитывая естественные физиологические потребности человека, количество сточных вод должно составить:

S_ст.в.н. = 2 л/сутки/чел. – норма сточных вод для одного укрываемого.

 (л).

Выводы: Резервуар для сточных вод должен иметь объем 1700 л.

6. Система электроснабжения. При оборудовании системы воздухоснабжения на базе ФВК-1 аварийным источником электроснабжения являются аккумуляторные батареи, которые используются для освещения помещений и работы ФВК-1. Желательно оборудовать убежище электроручными вентиляторами.

Выводы:

1.  В первые 29,5 часа на предприятии работает три смены с продолжительностью работы 4, 9, 12 часов соответственно. После чего предприятие работает в нормальном режиме.

2.  Работающие смены получили облучение 12 рентген в каждой смене.

3.  Для укрытия рабочего персонала необходимо убежище площадью 118 м², с высотой 2,4 м.

4.  В этом убежище нужно установить 34 пятиместных двухъярусных нар.

5.  Для обеспечения чистым воздухом укрываемых в количестве 170 человек необходимо установить 2 ФВК-1.

6.  Аварийный запас воды должен составлять 2550 л.

7.  Резервуар для сточных вод должен иметь объем 1700 л.

8.  Оборудовать убежище аккумуляторными батареями и электроручными вентиляторами.

 

Задача 2. Решение

При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва с ударной волной и разрушением зданий, сооружений и технического оборудования. Ударная волна характеризуется избыточным давлением ∆Р.

Необходимо определить ∆Р для башенного крана и ∆Р для здания цеха. Для этого необходимо определить радиусы круговых зон и сравнить эти расстояния с радиусом нахождения башенного крана и здания цеха.

Рисунок 1. – Схема радиусов круговых зон

Расстояние от центра взрыва до зданий = 390.

Расстояние от башенного крана до центра взрыва = 340

В очаге взрыва принято выделять три круговые зоны:

І – зона детонационной волны, находится в пределах облака взрыва, характеризуются величиной избыточного давления, которое принято считать постоянной ∆Р_I = 1700 кПа. Радиус зоны можно вычислить по формуле:

,

где Q – масса сжиженного пропана, т;

 = 81,2 (м).

Наши объекты не находятся в І зоне так как  и  >  , то находим II зону. Зона действия продуктов взрыва (зона II) охватывает всю площадь раз­лёта продуктов газовоздушной смеси в результате её детонации. Радиус ІІ зоны можно вычислить по формуле:

.

 = 138,04 (м).

Сравнивая радиус второй зоны с расстоянием от центра взрыва до здания и до крана, определим в какой зоне взрыва находятся эти объекты.

В данном случае объекты находятся в третьей зоне. В зоне действия воздушной ударной волны г_ш формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли.

Для определения избыточного давления в этой зоне определим относи­тельные величины ψ:

,

где R – расстояние до объекта (R > r_II), м.

Для здания цехов:

 1,15.

Для башенного крана:

 = 1,01.

ψ_зд<2, поэтому давление в этой зоне ∆Р_ІІІ находим по формуле:

Для зданий:

 = 40,23 (кПа).

Для башенного крана:

=50,4(кПа).

Для здания цеха по табличным данным определяется степень разрушения.

При взрыве емкости с пропаном массой 100 т на расстоянии от здания цеха 390 м здание цеха получает полное разрушение. Здание восстановлению не подлежит, необходимо снести остатки старого цеха и при необходимости построить новый цех.

Определим оценку устойчивости башенного крана к смещению при взрыве емкости с пропаном, для чего определим давление скоростного напора:

1) (кПа)

Рассчитаем силу смещения, используя следующую формулу:

,

Где Сх - коэффициент аэродинамического сопротивления,

S max - площадь поперечного сечения крана.

(кН)

Найдем силу трения:

, где

м – масса башенного крана,

f – коэффициент трения, качания.

(кН)

Сравним  и  мы видим, что  на много больше , что означает что произойдет смещение башенного крана.

2) Определим предельную устойчивость объекта к смещению ударной волной:

(кПа)

3) Определим оценку устойчивости крана к опрокидыванию ударной волной при взрыве емкости с пропаном:

, где

h – плечо смещающей силы.

 (кН м)

Рассчитаем стабилизирующий момент:

 , где

А – плечо силы веса.

 (кН м)

Сравнивая  и  мы видим что > из чего можно сделать вывод что он опрокинется и разрушится, после чего эксплуатация крана и его деталей не возможна.

Выводы: так как здания цехов находятся в ІІІ зоне с избыточным давлением (40,23 кПа), то оно получит полное разрушение. Восстановление элемента невозможно, но при необходимости на его месте можно построить новое.

Башенный кран находится в ІІІ зоне с избыточным давлением (50,4 кПа). Делаем вывод, что он упадет и поднять его будет невозможно. Кран можно будет порезать на металлолом, эксплуатация крана и его деталей не возможна.

Элемент оборудования	Характер разрушения	Момент опрокидывания	Момент устойчивости
Здания цехов	полное
Башенный кран	среднее	503,44	150,92	81,2	6,86	0,71	8,46

 

 

Задача 3. Решение

Зона химического заражения образованная сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ) включает место непосредственного разлива ядовитых веществ и территорию над которой распространяются пары ядовиты веществ поражающих концентраций. Размеры зоны химического заражения характеризуются глубиной распространения облака зараженного ядовитыми веществами с поражающими концентрациями Г, шириной Ш и площадью S.

На глубину распространения СДЯВ и на их концентрацию в воздухе значительно влияют вертикальные потоки воздуха. Их направления характеризуется степенью вертикальной устойчивости воздуха. Различают три степени вертикальной устойчивости атмосферы:

1.  инверсию

2.  изомерию

3.  конверсию

В нашем случае вертикальная устойчивость атмосферы является изотермия – стабильное равновесие воздуха. Изотермия способствует длительному застою СДЯВ на местности.

1. Находим эквивалентное количество СДЯВ по первичному облаку:

,

где k₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения СДЯВ, k₁ = 0,18;

k₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы к пороговой дозе другого СДЯВ, k₃ = 0,04;

k₅ – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным для изотермии – 0,23;

k₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха - 1;

Q₀ – количество выброшенного (разлившегося) при аварии СДЯВ.

Q_по = (т).

По вторичному облаку:

,

где k₂ – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств СДЯВ, k₂ = 0,025;

k₄ – коэффициент, учитывающий скорость ветра, рассчитывается по формуле:

,

где V – скорость ветра, м/с.

k₄ = 1 + 0,33 (3 – 1) = 1,66;

k₆ – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после аварии. Значение коэффициента определяется после расчета продолжительности испарения Т, которое определяется по формуле:

,

где h – толщина слоя СДЯВ (при разливе – 0,05), м;

d – удельная масса СДЯВ (0,681), т/м³.

 = 0,8 (ч.)

Коэффициент k₆ будет равен:

 = 0,84.

= 0,87 (т).

Определим размеры зоны химического заражения.

Найдем глубины зон заражения: первичного облака (Г_п.о.) и вторичного облака (Г_в.о.) в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра.

Тогда глубина зон заражения первичного облака составит:

Г_п.о. = 0,68 +  = 0,96 (км).

Глубина зоны вторичного облака заражения составит:

Г_в.о. = 1,53+= 2,32 (км).

Полная глубина зоны заражения обуславливается воздействием первичного и вторичного облака СДЯВ, определяется:

Г = .

Г = 2,32 + 0,5*0,96 = 2,8 (км).

Объект расположен на расстоянии 3 км от места разлива аммиака, следовательно, он окажется в зоне заражения.