О методологии оценки зон поражения при авариях, обусловленных

О методологии оценки зон поражения при авариях, обусловленных выбросами токсичных продуктов

2 Важность проблемы Токсическое воздействие Образование облаков топливно-воздушных смесей, способных сгорать (детонировать) Снижение содержание кислорода Генерация ударных волн Химический ожог и т. д.

3 Примеры природных и техногенных выбросов Токсическое воздействие Бхопал (Индия) 3 декабря 1984 года Выброс метилизоционата Погибло около 3000 человек и пострадало около 200000 человек Крупнейшая за всю историю мировой промышленности авария

4 Примеры природных и техногенных выбросов Образование облаков ТВС Ж/д под Уфой (СССР) 4 июня 1989 года Выброс газа Погибло или тяжело пострадало 1224 человека из 1284 Площадь, покрытая облаком – 2.5 кв. км.

5 Примеры природных и техногенных выбросов Образование облаков ТВС (ж/д под Уфой)

6 Примеры природных и техногенных выбросов (Снижение содержание кислорода) Оз. Ниос (Камерун) 21 августа 1986 года Выброс углекислого газа Погибло 1800 и тяжело пострадало 1000 человека Дрейф облака – 25 км.

7 Особенности аварий с выбросом в атмосферу Протяженные области  сотни-тысячи метров. Достаточно быстрое распространение ОВ в атмосфере  метры в сек-десятки метров в сек Возможность длительного существования поражающего фактора  часы… Т.о. распространение в атмосфере выбросов ОВ может приводить к поражению большого количества людей на больших территориях за достаточно быстрое время.

8 Какие процессы влияют на размер зоны поражения конвективный перенос в поле ветра наведенное выбросом течение турбулентная диффузия действие силы тяжести

9 Как рассчитать размер зоны поражения параметрические формулы (в т.ч. гауссовы модели); интегральные модели - модели рассеяния, базирующиеся на интегральных законах сохранения либо в облаке в целом (залповый выброс), либо в поперечном сечении облака (шлейфовые облака); модели, построенные на решении системы уравнений сохранения в их оригинальном виде. Какой подход выбрать?

10 Назначение методики Моделирование распространения опасных веществ в атмосфере – токсичные и пожаровзрывоопасные вещества

11 Необходимость точности повышение требований к качеству прогноза зон поражения при авариях и неполнота и несовершенство отечественной нормативной базы - ОНД – 86, Методика штаба ГО, ГОСТ 12.3.047-98 ССБТ, ТОКСИ-2, АСЗН - сделали необходимой разработку «ТОКСИ-3» неверно рассчитываются концентрации (завышаются); неверно рассчитываются размеры зон (ширина, против ветра); не рассчитывается масса во взрывоопасных пределах

12 Методика «ТОКСИ-3» (история) Разрабатывалась на протяжении нескольких лет, основные положения методики отражены в 10 публикациях В 2005 году разослана на отзыв в более чем 30 организаций В сентябре 2005 года текст методики выложен в открытый доступ в Интернете В феврале 2006 года в Интернете выложена бета- версия компьютерной программы К лету 2006 года получено 13 в целом положительных отзывов. Высказано несколько десятков замечаний К августу 2006 года подготовлена окончательная редакция

13 Методика «ТОКСИ-3» (история) Cогласована с Управлением по надзору за специальными и химически опасными производствами и объектами Ростехнадзора (письмо № 12-01-29/1592 от 09.08.2006 г.) Управлением по надзору за объектами нефтегазодобычи, переработки и магистрального трубопроводного транспорта от 11.10.2006 исх. № 11-32/3419.

14 Методика «ТОКСИ-3» (история) Утверждена генеральным директором ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность» 13 сентября 2006 года

15 Методика «ТОКСИ-3» (история) Сентябрь-октябрь 2006 года подготовлен к изданию сборник с методикой «ТОКСИ-3»

16 Методика «ТОКСИ-3» (история) Ростехнадзор утвердил РД-03-26-2007 приказ №859 от 14.12.2007

17 Методика «ТОКСИ-3» Таким образом, на сегодня создана методика, позволяющая наиболее точно, по сравнению с другими отечественными методическими материалами в этой области, определять последствия распространения выброса в атмосфере.

18 Методика «ТОКСИ-3» (сценарии) Для газообразных ОВ: Сценарий 1. Полное разрушение оборудования, содержащего ОВ в газообразном состоянии. Сценарий 2. Частичное разрушение оборудова-ния, содержащего ОВ в газообразном состоянии. Для жидких ОВ: Сценарий 3. Полное разрушение оборудования, содержащего ОВ в жидком состоянии. Сценарий 4. Частичное разрушение оборудова-ния, содержащего ОВ в жидком состоянии.

19 Методика «ТОКСИ-3» (конфигурация оборудования)

20 Методика «ТОКСИ-3» (основные этапы расчета) определение количества, интенсивности и длительности выброса; определение распределения концентрации; определение распределения токсодозы; определение размера зон поражения (зон химического заражения, зон горения); определение количества ОВ во взрывоопасных пределах.

21 Методика «ТОКСИ-3» (основные стадии аварии) разрушение и образование первичного облака; истечение жидкой фазы до отсечения; истечение жидкой фазы из аварийного участка после его отсечения; истечение газа с испарением с пролива; истечение газа ( в отсутствие пролива); испарение с пролива (без истечения жидкости или газа); испарение из емкости при отсутствии пролива; ликвидация аварии.

22 Методика «ТОКСИ-3» (основные факторы) - движение облака в переменном по высоте ветре; - гравитационное растекание; - рассеяние облака в вертикальном направлении за счет атмосферной турбулентности; - рассеяние облака в горизонтальном направлении (за счет атмосферной турбулентности и за счет гравитационного растекания); - теплообмен за счет подмешивания воздуха; - наличие аэрозолей и фазовые переходы в облаке; - теплообмен облака с подстилающей поверхностью; - частичное изменение скорости (по направлению).

23 Методика «ТОКСИ-3» (схема –первичное облако)

24 Методика «ТОКСИ-3» (характеристики перв. облака) концентрация на оси вертикальная дисперсия горизонтальная дисперсия радиус ядра энергия в облаке (эфф.) положение центра облака масса жидкой фазы в облаке Эффективные высота радиус скорость масса Эффективные температура и плотность

25 Методика «ТОКСИ-3» (схема –вторичное облако)

26 Методика «ТОКСИ-3» (профили концентрации) при при

27 Методика «ТОКСИ-3» (уравнения) сохранение массы ОВ сохранение массы растекание боковое рассеяние сохранение энергии движение центра + 3 т/д соотношения для определения температуры, плотности и массы жидкости

28 Методика «ТОКСИ-3» (определение концентраций, токсодоз…) суммарное поле концентрации токсодозы взрывоопасные зоны взрывоопасная масса

29 Методика «ТОКСИ-3» (критерий приемлемости) Конечная оценка любой методики это ее совпадение с практикой.

30 Методика «ТОКСИ-3» (подходы к верификации) – Сравнение с экспериментом: + возможность провести количественное сравнение с большим объемом достаточно точно регистрируемой информацией; + возможность верификации конкретного физического процесса в хорошо известных условиях; - далеко не всегда перекрывается спектр возможных условий аварии.

31 Методика «ТОКСИ-3» (подходы к верификации) – Сравнение с авариями: + большой диапазон возможных на практике аварийных ситуаций; (например, аммиак) + возможность увидеть взаимосвязь и взаимообусловленность всей совокупности протекающих физических процессов; + уникальные данные по степени поражения; - отсутствие фиксации условий аварии.

32 Методика «ТОКСИ-3» (верификация) Методика «ТОКСИ-3» верифицирована по около 20 серий экспериментов (сотни опытов) по множеству параметров: - достигаемые концентрации - размеры облаков - динамика движения облаков - временные зависимости концентрац. - расходы в выбросах - скорости испарения -…

33 Методика «ТОКСИ-3» (верификация) В лекции представлены наиболее крупные эксперименты для токсичных и пожаровзрывоопасных веществ: - Торней Айленд (до 8 т; до 5 кг/с; фреон) - Десерт Тортоиз (до 150 кг/сек; до 40 т; аммиак) - Лайм Бей (до 10 т, до 7 кг/сек; хлор) - HSL (до 4 т, до 5 кг/с; пропан)

34 Методика «ТОКСИ-3» (верификация) Методика «ТОКСИ-3» верифицирована по нескольким крупным авариям: - достигаемые концентрации - зоны поражения - размеры облаков - временные характеристики

35 ВЫВОДЫ Разработанная в ФГУП НТЦ «Промышленная безопасность» методика «ТОКСИ-3» показала хорошую способность давать прогноз с удовлетворительной точностью. Расчеты по методике «ТОКСИ-3» хорошо согласуются с экспериментальными данными и происшедшими авариями.

36 ВЫВОДЫ МЕТОДИКА «ТОКСИ-3» МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ: деклараций промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются ОВ; паспортов безопасности; мероприятий по защите персонала и населения; планов локализации и ликвидации последствий аварий, сопровождаемых выбросом ОВ; оценке возможного ущерба; проектов на объекты, на которых производятся, используются, транспортируются или хранятся ОВ.

37 ВЫВОДЫ Существует целый ряд ситуаций, когда методология методики «ТОКСИ» должна быть скорректирована. НТЦ «Промышленная безопасность» разрабатывает подходы и к решению таких задач.