Оценка устойчивости работы объекта энергетики к воздействию землетрясений и взрывов, в том числе ядерных

2. Оценка устойчивости работы объекта энергетики к воздействию землетрясений и взрывов, в том числе ядерных

Под устойчивостью функционирования объекта понимается способность объекта продолжать свою деятельность в черезвычайных ситуациях, т.е. выполнять свои функции в соответствии с предназначением, а в случае аварии восстанавливать свои функции в минимально короткие сроки.

На устойчивость функционирования объекта в черезвычайных ситуациях влияют следующие факторы:

надежность защиты персонала от последствий стихийных бедствий, аварий, катастроф, а также воздействие первичных и вторичных факторов оружия массового поражения и других современных средств нападения;

способность инженерно-технического комплекса объекта противостоять в определенной степени этим воздействиям;

надежность системы снабжения топливом, электроэнергией, теплом, водой и т.п.;

устойчивость и непрерывность управления ГО и объекта в целом;

подготовленность к ведению спасательных работ по восстановлению функционирования объекта.

Особое значение в настоящее время приобретают требования к устойчивости функционирования объектов с ядерными установками в условиях чрезвычайных ситуаций мирного времени, чтобы в будущем исключить катастрофы типа Чернобыльской.

Эти требования заложены в Нормах проектирования инженерно-технических мероприятий ГО, а также в разработанных на их основе ведомственных нормативных документах, дополняющих и развивающих требования действующих норм применительно к отрасли.

Пути и способы повышения устойчивости функционирования объекта в условиях чрезвычайных ситуаций в мирное время и в военное весьма многообразны и определяются конкретными специфическими особенностями каждого отдельного элемента и объекта в целом.

Выбор наиболее эффективных (в том числе и с экономической точки зрения) путей и способов повышения устойчивости функционирования возможен только на основе всесторонней тщательной оценки объекта энергетики как объекта гражданской обороны.

Оценка устойчивости объекта к воздействию различных поражающих факторов производится с использованием специальных методик.

Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости объекта являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов, характеристики объекта и его элементов.

Параметры поражающих факторов обычно задаются вышестоящим штабом ГО. Однако если такая информация не поступила, то максимальное значение параметров поражающих факторов определяется расчетным путем.

При отсутствии и этих данных, характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных дискретных значений интенсивности землетрясения (в баллах), вызывающего в зданиях и сооружениях разрушения.

Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической волны заключается:

в выявлении основных элементов объекта, от которых зависит его функционирование;

определение предела устойчивости каждого элемента ( по нижней границе диапазона баллов, вызывающих средние разрушения) и объекта в целом (по минимальному пределу входящих в его состав элементов);

сопоставлении найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым максимальным значением сейсмической волны и заключением о его устойчивости.

Целесообразным пределом повышения устойчивости принято считать такое значение сейсмической волны, при котором восстановление поврежденного объекта возможно в короткие сроки и экономически оправданно (обычно при получении объектом слабых и средних разрушений).

Одной из причин крупных производственных аварий и катастроф являются взрывы, которые на промышленных предприятиях обычно сопровождаются обрушениями и деформациями сооружений, пожарами и выходами из строя энергосистем.

Поражающим фактором любого взрыва является ударная волна. Действие ударной волны на элементы сооружений характеризуются сложным комплексом нагрузок: прямое давление, давление отражения, давление обтекания, давление затекания, нагрузка от сейсмовзрывных волн. Действие ударной волны принято оценивать избыточным давлением во фронте ударной волны, обозначаемым ΔРф (кПа). Избыточное давление ΔРф используется как характеристика сопротивляемости элементов сооружения действию ударной волны и для определения степени их разрушения и повреждения. Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависит от:

мощности (тротилового эквивалента) взрыва;

технической характеристики сооружения объекта (конструкция, прочность, размер, форма – капитальные, временные, наземные, подземные и др.);

планировки объекта, характеристика застройки;

характера местности;

метеорологических условий.

При прогнозировании последствий возможного взрыва предусматриваются три круговые зоны:

I – зона детонационной волны;

II – зона действия продуктов взрыва;

III – зона воздушной ударной волны.

Зона детонационной волны находится в пределах облака взрыва газовоздушной смеси. В пределах зоны I действует избыточное давление, которое можно принимать постоянным

РI = 1700 кПа.

Радиус зоны может быть определен по формуле:

rI = 17,5*√QT (м) ( зона I )

где Q – количество сжиженного газа, т.

Зона действия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации.

Радиус этой зоны:

rII =1,7 rI (м) ( зона II )

избыточное давление в пределах зоны II ( ΔPII) изменяется от 1350кПа до 300кПа.

Для любой точки, расположенной в зоне II :

ΔPII = 1300 (rI / r) + 50 (кПа)

где r = R - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки в зоне II, м: rI ≤ r ≥ rII

В зоне действия воздушной ударной волны (зона III ) формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли. Избыточное давление в этой зоне, в зависимости от расстояния до центра, может быть определено по графику, таблицам и рассчитано по формулам. Для этого предварительно определяется относительная величина:

ψ=0,24rII/rI=0,24R/rI,

где rI – радиус зоны или расстояние от взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны, кПа (R>rII) при ψ≤2

При воздействии ударной волны здания, сооружения, оборудование и коммунально-энергетические сети (КЭС) могут быть разрушены в различной степени. Разрушения принято делить на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены все основные несущие конструкции и обрушены перекрытия. Восстановление не возможно. На КЭС и технологических трубопроводах разрыв кабелей, разрушение трубопроводов, опор воздушных линий электропередачи и т.п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Оборудование и механизмы большей частью разрушены.

На КЭС и трубопроводах разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформация опор воздушных линий электропередачи и связи.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены главным образом, несущие второстепенные конструкции ( легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Деформированы отдельные узлы оборудования техники. Техника вышла из строя и требует капитального ремонта. На КЭС деформированы и разрушены опоры линий воздушных передач. Для восстановления объекта, получившего средние разрушения требуется капитальный ремонт.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, двери и остекление. Оборудование имеет незначительные деформации второстепенных элементов.

Анализ аварии и расчеты показывают, что подавляющее большинство производственных зданий и сооружений получают слабые разрушения при избыточном давлении от 10 до 20 кПа, средние - при 20…30 кПа, сильные - при 30…50 кПа, полные при 50 кПа и более. Нагрузка от ударной волны на отдельную часть элемента зависит от положения относительно распространения ударной волны. Действие нагрузки от ударной волны, распространяющейся вдоль поверхности земли, можно разделить на нагрузки обтекания, определяемые главным образом, максимальным избыточным давлением в ударной волне, и нагрузки торможения, возникающей под действием скоростного напора. При расчетах устойчивости элементов объекта больших размеров определяющей воздействующей нагрузкой является нагрузка обтекания, т.е. та сила, которая стремится сдвинуть сооружение в направлении действия ударной волны. С уменьшением размеров элемента все большее значение приобретает нагрузка торможения. Небольшие элементы, размеры которых (в плане) значительно меньшие по сравнению с длинной ударной волны, почти не испытывают нагрузок обтекания т.к. быстро охватываются волной.

Оценим устойчивость работы объекта с заданными характеристиками:

количество ВВ, килотонн - 20;

расстояние до объекта, м - 600;

здание - административные многоэтажные здания;

технологическое оборудование – электролампы в плафонах;

техника - легковые автомобили;

землетрясение, баллы - 9.

1)Определяем радиус зоны детонационной волны (зоны I):

rI = 17,5 * √QT = 17,5 * √ 20 = 78 (м)

2)Находим радиус зоны действия продуктов взрыва ( зона II ):

rII = 1,7 rI = 1,7 * 78 = 132,6 (м)

3) 600>132,6>78 - следовательно мы находимся в зоне III.

4) Определяем относительную величину ψ:

ψ = 0,24 rII/rI = 0,24 R/rI =0,24 * 600/78 = 1,85, т.е. ψ<2

5) Определяем избыточное давление в зоне воздушной волны (зоны III):

Оценим устойчивость административных многоэтажных зданий

По таблице 4 [10] находим избыточное давление ΔPф (кПа), вызывающие слабые, средние, сильные и полные разрушения:

а) административные многоэтажные здания:

- слабые 20 – 30 кПа;

- средние 30 – 40 кПа;

- сильные 40 – 50 кПа;

- полные 50 – 60 кПа;

б) лампы в плафонах:

- полные 10 – 20 кПа;

в) легковые автомобили:

- слабые 10 – 20 кПа;

- средние 20 –30 кПа;

- сильные 30 –50 кПа;

- полные 50 кПа и более.

Таблица 9. Результаты оценки устойчивости административных многоэтажных зданий к воздействию воздушной ударной волн

№	Элементы производства и их краткая характеристика	Степень разрушения при ΔP (кПа)	Предел устойчивости элемента ΔP (кПа)	Предел устойчивости производств ΔP (кПа)	Максимальные расчетные данные ΔP (кПа)
1	Здание: Административное многоэтажное здание		30
2	Технологическое оборудование: Лампы в плафонах		10	20	18,4
3	Техника: Легковые автомобили		20

2)Находим предел устойчивости административных зданий, ламп в плафонах и легковых автомобилей:

- 30 кПа - административные здания и сооружения ;

- 20 кПа - легковые автомобили.

3)Определяем предел устойчивости административных зданий как предел устойчивости самого слабого элемента, в данном случае – легковые автомобили – 20 кПа.

4) Производство устойчиво, т.к. расчетное значение ΔPф меньше предела устойчивости производства (20 кПа).

Определим степень разрушения всех элементов производства, оказавшихся в зоне III на удалении 600 м:

а) административные многоэтажные здания – не разрушены;

б) легковые автомобили – слабые разрушения;

в) лампы в плафонах - полное разрушение.

Определяем предел устойчивости производства.

Землетрясении 9 баллов равно эквивалентному значению сейсмической волны ΔPф = 60 кПа ( таблица 3 [3 ] ). Предел устойчивости производства у нас равен 20 кПа – следовательно производство не устойчивое.

Требования, предъявляемые к гамма-спектрометру с полупроводниковым детектором при поверке, предусмотренной настоящими методами поверки.

Наименование нормируемого параметра	Допускаемое значение нормируемого параметра
1. Энергетическое разрешение по линии 1332кэВ	≤ 7 кэВ
2. Интегральная нелинейность	0,3 % ( в энергетическом диапазоне 122 – 1332 кэВ)
3. Нестабильность градуировочной характеристики	0,1 % за 8 часов работы
4. Максимальная входная загрузка	При изменении входной загрузки от 103 с-1 до 104с-1 сдвиг пика не более 0,3 %, уширение пика – не более 50%
5. Погрешность «живого» времени	≤ 10% . При загрузке ≤104 с-1
6. Погрешность эффективности регистрации в пике полного поглощения для точечной геометрии при фиксированных условиях измерения	≤10%
7. Погрешность ГХЭ для точечной геометрии	≤ 15%
8. Погрешность эффективности регистрации в пике полного поглощения при неточечной геометрии при фиксированных условиях измерения	≤30%
9. Погрешность ГХЭ для неточечной геометрии	≤ 40%
10. Погрешность измерения активности (внешнего гамма-излучения)	≤ 20% ( для точечной геометрии) ≤ 50% ( для неточечной геометрии)