Визначення небезпечних речовин та критичних умов їх прояву

У кожному виділеному ПНО (як потенційному джерелі аварії) аналізується технологічне середовище і наявність у ньому НР, їх фізико-хімічні, хімічні, теплофізичні та інші властивості (наведені у науковій літературі), що свідчать про їх небезпеку. При цьому розглядається:

можливість прояву небезпечних властивостей при виході НР за межі апаратури і контакті з атмосферою;

можливість небезпечних процесів у апаратах і трубопроводах у т. ч. можливість протікання некерованих реакцій:

наявність компонентів технологічного середовища, здатних вступати у екзотермічні реакції та/або взаємодії (у результаті розкладання, хімічної взаємодії, розчинення, конденсації, кристалізації, взаємодії з повітрям, водою та ін.);

наявність компонентів, що є токсичними або шкідливими речовинами;

можливість утворення побічних продуктів з небезпечними властивостями тощо. У всіх випадках виділяються речовини з небезпечними властивостями відповідно до категорії НР.

Визначаються також режими і відхилення у технологічній системі, що є причиною виникнення умов, за яких можлива реалізація небезпечних властивостей речовин. На підставі аналізу можливих відхилень виявляються небезпечні події, що призводять до виникнення і розвитку аварій. Складається перелік подій, ініціюючих виникнення аварій. Для аналізу експлуатаційної небезпеки можуть використовуватися такі методи аналізу: «що буде, якщо?», «перевірочний лист», аналіз експлуатаційних небезпек (HAZOP-аналіз). Розглядаються і відбираються рішення щодо запобігання таким відхиленням.

Таким чином у результаті першого і другого етапів дослідження конкретного ОПН здійснюється ідентифікація його ПНО (як ймовірних джерел аварій) та визначаються:

перелік його ПНО, на яких можуть виникнути аварії внаслідок зовнішніх впливів;

перелік його ПНО, на яких можуть виникнути аварії, пов’язані з порушенням умов безпечної експлуатації;

повний обсяг інформації, потрібної для ідентифікації (за причинами походження) кожної з ймовірних надзвичайних ситуацій, що можуть виникнути на території досліджуваного ОПН або поширюватися на неї (із застосуванням ДК 019-2001).

Основні етапи аналізу ймовірних надзвичайних ситуацій та прогнозування їхніх наслідків. Опис явищ, що прогнозуються, перелік вхідних даних

Оцінка ризику виникнення ймовірної надзвичайної ситуації

На третьому етапі «Оцінка ризику (ймовірності) виникнення аварій»для кожної ініціюючої аварію події на конкретному потенційному джерелі аварії (тобто конкретному ПНО досліджуваного ОПН) виконується оцінка ймовірності її реалізації протягом одного року, тобто визначається можлива величина ризику виникнення ймовірної НС – RНС.

Вказану оцінку ризику рекомендується виконувати шляхом побудови й аналізу логіко-ймовірнісної схеми виникнення (ініціювання) аварії («дерева відмов»). «Дерево відмов» є форма упорядкованого графічного зображення логіко-ймовірнісного зв’язку випадкових подій (відхилення параметрів (порушення режимів) процесу, відмов устаткування, помилок персоналу тощо), які приводять до реалізації небажаної кінцевої події («верхня подія»), тобто аварії, що «переростає» у надзвичайну ситуацію. Для побудови «дерева відмов» послідовно розглядаються:

можливі відхилення параметрів (порушення умов процесу) та причини цих відхилень (порушень);

поломки та відмови елементів устаткування;

відмови систем конктрольно-вимірювальних приладів (КВП) і сигналізації, автоматичних систем управління (АСУ) і систем протиаварійного захисту (ПАЗ);

помилки персоналу (при проектуванні, під час виготовлення, монтажу, ремонту і під час експлуатації).

У процесі аналізу можливих відхилень, відмов, помилок поряд з виявленням кожної з цих подій встановлюється логічний зв’язок між ними («І» чи «АБО»). Для початкових «елементарних» подій у «дереві відмов» слід (за літературними даними) визначити ймовірність їх реалізації – P_відх (P_відм, P_пом) і на основі зібраних даних та логіко-ймовірнісної схеми конкретного «дерева відмов» записати аналітичні співвідношення та провести розрахунок ймовірності виникнення конкретної аварії – P_АВ, яка може «перерости» у надзвичайну ситуацію з ризиком виникнення – R_НС.

Отже, на третьому етапі дослідження конкретного ОПН здійснюється ідентифікація кожної з ймовірних для нього НС за величиною ризику її виникнення R_НС. Подальшому аналізу і прогнозуванню підлягають ті з ймовірних НС, ризик виникнення яких перевищує величину 10^-6 за рік (R_НС ≥ 10^-6 за рік).

Моделювання процесів розвитку аварій та прогнозування масштабів негативних наслідків ініційованих ними надзвичайних ситуацій, пов’язаних з вибухами, пожежами, викидами небезпечних речовин

На четвертому етапі «Аналіз умов і оцінка ймовірності розвитку аварій» визначають можливі величини ризику різноманітних напрямків розвитку аварій на конкретних ПНО (тобто ймовірності різноманітних масштабів наслідків конкретних аварій, а, отже, і різноманітних масштабів наслідків ініційованих ними НС).

Справа в тому, що у разі реалізації на конкретному ОПН хоча б однієї з розглянутих ініціюючих аварію подій, запобігти її виникненню за допомогою контролювання параметрів і регулювання технологічного процесу стає принципово неможливим. В той же час розвиток небезпечних неконтрольованих процесів цієї аварії може призвести до всіляких напрямків розвитку аварії з різними масштабами ураження і наслідками в залежності від того, які засоби стримування застосовуються і від результату їхнього застосування.

Для оцінки ризику розвитку конкретної аварії необхідно побудувати для неї логіко-ймовірнісну схему розвитку аварії у вигляді «дерева подій», у якому для розглянутої існуючої події повинні бути визначені можливі наслідки в залежності від напрямку розвитку аварії, від спрацьовування чи відмови засобів стримування аварії (протиаварійного захисту і локалізації аварії) і від дії чи бездіяльності персоналу.

На основі даних щодо ймовірності спрацьовування (P_спр) чи відмови (P_відм) засобів стримування аварії та помилок персоналу (P_{пом.перс}), величини яких визначаються за літературними даними, і логіко-ймовірнісної схеми конкретного «дерева подій» розробляють аналітичні співвідношення і проводять розрахунок величини ймовірності конкретного з різноманітних варіантів наслідків розвитку аварії (P_Йм) і маси викинутої речовини. Для кожного результату визначаються можливі умови реалізації аварії (параметри витікання чи інші умови викиду НР, час витікання чи викиду, маса викиду, площа протоку, погодні умови і т. ін.), при яких моделюється аварія (НС) і визначаються значення її уражальних чинників.

Оскільки одна і та ж небезпечна речовина може мати декілька небезпечних властивостей і відноситися до кількох категорій і груп НР, то при кожному наслідку у «дереві подій» можуть виникнути різні види аварій (вибух, пожежа, викид і розсіювання шкідливих і токсичних речовин та ін.) кожний зі своєю ймовірністю (P_af)/

Таким чином, за результатами четвертого етапу дослідження визначаються:

можливі варіанти розвитку кожної з характерних для конкретного ПНО досліджуваного ОПН аварій, залежно від спрацьовування чи відмови засобів стримування аварії, помилок персоналу тощо. Саме конкретний варіант розвитку досліджуваної аварії зумовлює масштаби негативних наслідків НС, ініційованої цією аварією;

можливі величини ризику реалізації кожного із зазначених варіантів розвитку аварій.

За результатами такого аналізу розробляють і впроваджують найефективніші заходи із запобігання небажаних варіантів розвитку аварій, а, отже, із зниження масштабів негативних наслідків ймовірних НС.

На п’ятому етапі «Визначення масштабів наслідків аварій» здійснюється моделювання процесів реалізації різних (ймовірних для досліджуваного ПНО) видів аварій та прогнозування масштабів їхніх негативних наслідків.

Кожний з можливих видів аварій (вибух, пожежа, викид шкідливих і токсичних речовин), розповсюджуючись, створює характерні для нього уражальні чинники, небезпечна дія і масштаби просторового впливу яких визначаються властивостями НР, потужністю і умовами її викиду. Для визначення можливих наслідків і наступної оцінки ризику необхідно моделювати конкретні види аварій для кожного результату аналізу конкретного «дерева подій», виявленого у процесі аналізу розвитку кожної з ініціюючих аварій.

Під час моделювання вибухів рекомендується розглядати:

вибухи при руйнуванні оболонки чи апаратів, трубопроводів: у результаті підвищення тиску в устаткуванні внаслідок неконтрольованих фізичних чи хімічних процесів або у результаті скипання зріджених газів, що знаходяться під тиском чи перегрітих рідин;

вибухи конденсованих вибухових речовин в устаткуванні або в атмосфері при викидах;

об’ємні вибухи газових і парогазових хмар при викидах стиснутих чи зріджених газів, перегрітих рідин;

інші вибухові явища, можливі на досліджуваному ОПН при виникнення аварійних ситуацій.

Умови виникнення і розвитку таких аварій визначають основні параметри вибуху, до яких належать: маса речовин, що беруть участь у вибухових процесах (встановлюється з урахуванням фазового стану компонентів технологічного середовища, температури, тиску й інших параметрів); виду вибуху (наземний, повітряний, у штольнях, галереях) тощо.

Можливі наслідки конкретного вибуху визначаються значеннями параметрів його уражальних чинників: повітряна ударна хвиля (тиск у фронті ударної хвилі, ГПа, тривалість фази стиснення, с, імпульс фази стиснення, кг·м/с, швидкість розповсюдження, м/с, радіус ураження, км); хвиля стиснення у ґрунті (швидкість поширення хвилі, м/с, максимальний тиск, ГПа, час дії, с, час нарощування тиску у хвилі до максимального, с, радіус ураження, км); інші параметри, що характеризують вибухове навантаження, необхідні для оцінки наслідків.

Оцінюються наслідки ударно-хвильових навантажень на людей і конструкції, для чого:

визначають відстані, на яких люди можуть отримати: легкі травми; серйозні травми; тяжкі травми; тяжкі травми з можливим смертельним наслідком; травми із частим смертельним наслідком та інші;

визначають ймовірне число потерпілих;

визначають відстані, на яких машини, устаткування, будівлі (споруди) можуть отримати легкі, середні, сильні і повні руйнування;

визначають інші негативні наслідки вибухів, у тому числі отруєння токсичними продуктами;

визначають у складі досліджуваного ОПН ті ПНО (з вмістом небезпечних речовин), внаслідок руйнування яких може виникнути і розвиватися аварія за ефектом «доміно».

При моделюванні пожеж рекомендується розглядати:

горіння вільних і обмежених розливів горючих і легкозаймистих рідин;

дифузійне чи дефлаграційне згоряння незмішаних хмар при викидах зріджених газів під тиском і перегрітих рідин («вогняна куля»);

факельне горіння струменя пари або диспергованої рідини;

інші види пожежі, можливі на досліджуваному ОПН при виникненні аварійних ситуацій.

Можливі наслідки конкретної пожежі визначаються значеннями параметрів її уражальних чинників: теплове випромінювання (температура НПС, °C, коефіцієнт тепловіддачі, час дії джерела випромінювання, с (год), радіус ураження, км, площа ураження, км2); забруднення «димовими газами» (густина забруднення, т/км2, маса забруднювальної речовини, т, швидкість переміщування хмари забрудненого повітря, км/год, площа забруднення, км2). Ці наслідки залежать також від: інтенсивності теплового випромінювання, Вт; середньої поверхневої щільності теплового випромінювання полум’я, Вт/м2; швидкості вигоряння «запасів» пальних матеріалів, кг/м2·с; граничної відстані, на якій можливе загоряння пальних матеріалів у зоні дії теплового випромінювання, м; інших параметрів.

При оцінці наслідків пожеж поряд з втратами від безпосереднього впливу полу’я, визначаються можливі втрати у результаті впливу теплового випромінювання, для чого:

визначають зони, у яких люди можуть отримати опіки першого ступеня, опіки другого ступеню, опіки третього ступеню, і зону больового порогу;

визначають ймовірне число потерпілих;

визначають вогнестійкість будівель(споруд, устаткування, машин), а для матеріалів (що застосовані у їх конструкціях) – можливість їхнього загоряння і поширення вогню;

визначають інші негативні наслідки пожеж, у тому числі ураження токсичними продуктами «димових газів».

При моделюванні викидів шкідливих і токсичних речовин в атмосфері слід враховувати погодні умови, стан вертикальної стійкості атмосфери, напрямок і швидкість вітру, умови викиду й інші параметри.

Для оцінки можливих наслідків зазначених викидів для людей та інших об’єктів «турботи» визначаються:

еквівалентна кількість викинутої небезпечної хімічної речовини (НХР) у первинній і вторинній хмарі;

форма, геометричні розміри і просторове розташування зони хімічного забруднення;

ймовірна кількість загиблих і уражених внаслідок викиду цієї НХР;

основні параметри радіаційної аварії (вид ЯЕР, відсоток викиду радіоактивних речовин (РР) та ін.);

форма, геометричні розміри і просторове розташування зон радіоактивного забруднення;

ймовірна кількість уражених та ступінь їх ураження.