Контрольная работа по "Безопасность жизнедеятельности"

 

Вопрос №3. Взрывчатые вещества и смеси; их разновидности. Тротиловый эквивалент модности взрыва. Поражающие факторы взрыва и их параметры. Взрывоопасные объекты и технологии. Особенности взрывов топливовоздушных смесей.

 

Взрывчатое вещество (ВВ) — химическое соединение или их смесь, способное в результате определённых внешних воздействий или внутренних процессов взрываться, выделяя тепло и образуя сильно нагретые газы. Комплекс процессов который происходит в таком веществе, называется детонацией. Традиционно к взрывчатым веществам также относят соединения и смеси, которые не детонируют, а горят с определенной скоростью (метательные пороха, пиротехнические составы).

По химическому составу  взрывчатые вещества подразделяют на индивидуальные соединения и взрывчатые смеси. В первых химические превращения при взрыве происходят в форме реакции мономолекулярного распада. Конечные продукты — устойчивые газообразные соединения, такие, как азот, окись и двуокись углерода, пары воды.

Многообразие взрывчатых смесей может быть сведено к двум основным типам: состоящие из окислителей и горючих, и смеси, в которой сочетание компонентов определяет эксплуатационные или технологические качества смеси

Тротиловый эквивалент — мера энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженная в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.

Удельная энергия взрывного  разложения тринитротолуола в зависимости  от условий проведения взрыва варьирует  в диапазоне 980—1100 кал/г. Для сравнения различных видов взрывчатых веществ условно приняты значения 1000 кал/г и 4184 Дж/г.

• 1 грамм тринитротолуола выделяет 1000 термохимических калорий, или 4184 джоулей;
• 1 килограмм ТНТ = 4,184·10⁶ Дж;
• 1 тонна ТНТ = 4,184·10⁹ Дж;

Эти единицы используются для оценки энергии, выделяемой при ядерных взрывах, подрывах химических взрывчатых устройств, падениях астероидов и комет, взрывах вулканов.

Так, энергия взрыва ядерной  бомбы «Малыш» над Хиросимой 6 августа 1945 года по разным оценкам составляет от 13 до 18 кт ТНТ, что соответствует полной конверсии в энергию приблизительно 0,7 г массы (E = mc² = 0,0007 · (3·108)2). Для сравнения, общее мировое потребление электроэнергии за 2005 год (5·1020 Дж) равно 120 Гт ТНТ, или в среднем 3,8 кт в секунду.

Взрывные явления характеризуются  следующими факторами:

• воздушной ударной волной, возникающей при разного рода взрывах газо-воздушных смесей, резервуаров с перегретой жидкостью и резервуаров под давлением;
• тепловым излучением и разлетающимися осколками;
• действием токсичных веществ, которые применялись в технологическом процессе или образовались в ходе пожара или других аварийных ситуациях.

Действие воздушной  ударной волны может вызывать вторичные последствия, так как при взрыве взрывчатого вещества в атмосфере возникают ударные волны, распространяющиеся с большой скоростью в виде областей сжатия.

При наземном взрыве воздушная  ударная волна, как и при воздушном  взрыве, распространяется от эпицентра  с вертикальным фронтом.При подземном взрыве воздушная ударная волна ослабляется грунтовой средой. При взрывах на малых глубинах имеет место только волна от выхода газов. А на больших глубинах при наличии камуфлетов (разрывов без образования воронки) проявляется только "наведенная" волна. Основными параметрами, определяющими интенсивность ударной волны, являются: избыточное давление во фронте и длительность фазы сжатия.

Масштабы последствий  взрывов зависят от их мощности детонационной   и среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения могут доходить до нескольких километров. Различают три зоны действия взрыва.

Зона I - действие детонационной   волны . Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.

Зона II - действие продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.

Зона III - действие воздушной  ударной волны. Эта зона включает три подзоны: IIIа - сильных разрушений, IIIб - средних разрушений, IIIв - слабых разрушений. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значительных расстояниях.

Пожаро- и взрывоопасные  объекты (ПВОО) — предприятия, на которых  производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или продукты, приобретающие при определенных условиях способность к возгоранию или взрыву.

К ним прежде всего  относятся производства, где используются взрывчатые и имеющие высокую степень возгораемости вещества, а также железнодорожный и трубопроводный транспорт как несущий основную нагрузку при доставке жидких, газообразных пожаро- и взрывоопасных грузов.

По взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности ПВОО подразделяются на пять категорий: А, Б, В, Г, Д. Особенно опасны объекты, относящиеся к категориям А, Б, В.

Категория А — нефтеперерабатывающие  заводы, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродуктов.

Категория Б — цехи приготовления и транспортировки  угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и размольные отделения мельниц.

Категория В — деревообрабатывающие, столярные, модельные, лесопильные производства.

Категория Г  — склады и предприятия, связанные  с переработкой и хранением несгораемых веществ в горячем состоянии, а также со сжиганием твердого, жидкого или газообразного топлива.

Категория Д — склады и предприятия по хранению несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии, например мясных, рыбных и других продуктов.

Топливовоздушные  смеси – это смеси углеводородов, паров нефтепродуктов, а также  сахарной, древесной, мучной и прочей пыли с воздухом. Взрывы топливовоздушных смесей относятся к взрывному горению. Характерной особенностью такого взрыва является скорость горения порядка нескольких сотен м/с. Отличие взрывного горения от детонации состоит в скорости разложения - у взрывного горения она на порядок ниже.

Задача. Спустя какое время после аварии на АЭС можно начать работы по ликвидации ее последствий, если: мощность дозы (уровень радиации) на зараженной местности через 1 час после аварии составила 40 мЗв/ч; время, необходимое для проведения работ – 2 часа; допустимая доза облучения ликвидаторов – бульдозеристов и водителей автогрейдеров – 10 мЗв

Решение

Доза облучения D (Зв, мЗв, мкЗв) персонала (населения) при аварии на АЭС рассчитывается по формуле:

где Р_ср – средняя мощность дозы (уровень радиации) за время облучения, Зв/ч, мЗв/ч, мкЗв/ч; Dt – время облучения, ч = 2 ч; К_осл – коэффициент ослабления дозы облучения средствами защиты (табл. 2) = 4 D = 10 мЗв

1 шаг

Доза облучения D (Зв, мЗв, мкЗв) персонала (населения) при аварии на АЭС рассчитывается по формуле:

где Р_ср – средняя мощность дозы (уровень радиации) за время облучения, Зв/ч, мЗв/ч, мкЗв/ч;

Dt – время облучения, ч

К_осл – коэффициент ослабления дозы облучения средствами защиты (табл. 2) = 4

В нашем случае:

D = 10 мЗв, Dt= 2 ч, К_осл= 4

10	=	Рср*	2
		4
Рср*	2	=	10*4	=	40
Рср*	=	40/2	=	20

 

Т.е. работы по ликвидации ее последствий можно начать, когда  средняя мощность дозы (уровень радиации) за время облучения будет 20 мЗв/ч.

2 шаг

Средняя мощность дозы (уровни радиации) Р_ср (Зв/ч, мЗв/ч, мкЗв/ч) рассчитывается по формулам:

,

где Р₁ – мощность дозы (уровень радиации) через 1 час после аварии на АЭС, Зв/ч, мЗв/ч, мкЗв/ч;

t_ср – время, прошедшее от момента аварии на АЭС до момента середины облучения, соответственно, ч.

Соотношение между t_н, t_ср, t_к выражается следующим образом:

,

где Dt – время облучения, ч.

В нашем случае:

Р₁ = 40 мЗв/ч, Dt = 2, Р_ср = 20 мЗв/ч

Тогда

tср

=

tн

+

Dt/2

=

tн

+

1

,

20

=

40

Ö

tн

+

1

Ö

tн

+

1

=

40/20

Ö

tн

+

1

=

2

tн

+

1

=

4

tн

=

4

-1

=

3

 

Ответ: через 3 часа после аварии.

 

Список литературы:

1. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. Ч. 1 / Белов С.В., Морозова Л.Л., Сивков В.П. и др. - М.: ВАСОТ, 1992.

2. Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. Ч. 2 / Белов С.В., Белов П.Г., Козьяков А.Ф. и др. - М.: ВАСОТ. 1993.

3. Андреев С.А., Ефремова О.С. Охрана труда от "А" до "Я", М.: 2006 г.

4. Безопасность жизнедеятельности: Тексты лекций / Сост.: А.И. Павлов. - М.: МИЭМП, 2003.