Применение наземных РТС при радиационных авариях

1.

ТЕМА № 3: Применение робототехнических средств в ЧС
Занятие № 2: Применение наземных РТС
при радиационных авариях
Учебные вопросы:
1. Радиационные аварии, их поражающие факторы и
приоритетные задачи применения РТС.
2. Технология и эффективность применения наземных РТС
при радиационных авариях.
2017 г.

2.

Литература для самостоятельной работы обучающихся:
1.
Спасательные робототехнические системы и технологии.
Учебник. Часть I, II Под научным руководством и общей редакцией
доктора технических наук, академика АВН Северова Н.В. – Химки: АГЗ
МЧС России, 2012 – 702 с. Инв. 2798 К, 2799 К
2.
Развитие,
технология
и
эффективность
применения
робототехники в чрезвычайных ситуациях. Монография. /Под научным
руководством Северова Н.В./– М.: АГЗ, 2010. Часть 1, 2,3, 4. 702 с. Инв.
2432 К
3. ГОСТ 22.8.06-99 АСР на РОО.
4. ГОСТ 22.3.06-97 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства
индивидуальной защиты от радиоактивных веществ.
5. ФЗ от 5.12.1995 № 3 «О радиационной безопасности населения».

3. Вопросы для проверки текущих знаний

Вариант 1
Вариант 2
1. Дайте определение ХОО -?
1. Перечислите возможные сценарии
развития аварии на ХОО -?
2. Технологическая схема применения
РТС при химической аварии -?
2. Перечислите ХОО МО РФ - ?
3. Перечислите ХОО экономики - ?
3. Дайте определение химической
аварии - ?
4. Основные принципы деятельности
аварийно-спасательных служб и
спасателей - ?
4. Перечислите органы управления
РСЧС - ?
5. Кто такой спасатель - ?
5. Дайте определение аварийноспасательной службе - ?

4.

Вопрос 1. Радиационные аварии, их поражающие факторы и
приоритетные задачи применения РТС

5.

Радиационно
опасный
объект (РОО) – это объект,
на
котором
хранят,
перерабатывают, используют
или
транспортируют
радиоактивные
вещества,
при аварии на котором или
его разрушении может произойти
облучение
ионизирующим излучением
или
радиоактивное
загрязнение
людей,
сельскохозяйственных
животных
и
растений,
объектов
народного
хозяйства,
а
также
окружающей
природной
среды.

6.

Радиационная авария (РА) – это потеря
управления над источником ионизирующего
излучения,
вызванная
неисправностью
оборудования, неправильными действиями
работников
(персонала),
стихийными
бедствиями или иными причинами, которые
могли привести или привели к облучению
людей выше установленных норм или
радиоактивному загрязнению окружающей
среды. Различают три типа аварий на РОО:
локальная; местная; общая.
Ядерная авария – это авария, связанная с
повреждением тепловыделяющих элементов
(ТВЭЛОВ), превышающая установленные
пределы безопасной эксплуатации, и (или)
облучением
персонала,
превышающим
допустимое для нормальной эксплуатации;
вызванная:
нарушением
контроля
и
управления цепной ядерной реакции деления
в активной зоне реактора, образованием
критической
массы
при
перегрузке,
транспортировке
и
хранении
твэлов,
нарушением теплоотвода от твэлов. Ядерные
аварии, как правило, являются первопричиной
радиационных аварий.

7.

Радиоактивность – это свойство нестабильных атомных ядер (радиоактивных изотопов)
превращаться в стабильные, сопровождающееся ионизирующим излучением.
Различают естественную радиацию (природных изотопов) и искусственную – наведенную
радиацию.
Радиоактивные вещества (РВ) – это вещества, содержащие естественные или искусственные
радиоактивные изотопы (радионуклиды). В больших количествах РВ образуются при ядерных
взрывах и работе ядерных реакторов. Попадая в окружающую среду в виде радиоактивных
осадков, приводят к радиоактивному загрязнению местности (акватории) и атмосферы,
опасному для здоровья личного состава войск (сил) и населения.

8.

Ионизирующее излучение (ИИ) – это квантовое (электромагнитное) или
корпускулярное (состоящее из элементарных частиц) излучение, под
воздействием которого в среде из нейтральных атомов и молекул образуются
положительно или отрицательно заряженные частицы - ионы. К квантовому ИИ
относятся: ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма - излучение;
к
корпускулярному: альфа - излучение, потоки протонов, позитронов, нейтронов и
др. частиц. Природное ИИ – космическое излучение и излучение радиоактивных
веществ. Искусственные источники ИИ – ядерные взрывы, ядерные реакторы,
ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты.

9.

Источник ионизирующего излучения (источник излучения) (ИИИ) – это радиоактивное вещество или
устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение, на которые распространяется
действие норм радиационной безопасности.
Радиоактивное облучение (радиационное облучение) (РО) – воздействие ионизирующих излучений на
различные объекты. Различают естественные источники
РО (космическая радиация, природные
радионуклиды) и техногенные (искусственные и специально сконцентрированные человеком природные
радионуклиды, генераторы ионизирующего излучения). Основные причины РО – ядерные взрывы и аварии
объектов с ядерными компонентами. РО организма может быть внешним (воздействие проникающей
радиации ядерного взрыва или гамма-излучения при нахождении на местности с радиоактивным
заражением) и внутренним (попадание радиоактивных продуктов внутрь организма через органы дыхания,
желудочно-кишечный тракт, раны).

10.

Радиоактивное загрязнение (РЗ) – это присутствие
радиоактивных веществ на поверхности, внутри
материала, в воздухе, в теле человека или в другом
месте, в количестве превышающем уровни,
установленные нормами радиационной безопасности.
РЗ происходит при ядерном взрыве, разрушении
радиационно опасных объектов (АЭС, предприятий
ядерного
топливного
цикла,
могильников
радиоактивных отходов и т.д.) или авариях на этих
объектах.

11.

Произошедшие радиационные аварии
Чрезвычайная
ситуация на РОО
1.Чернобыльская АЭС,
г. Чернобыль, СССР, 1986 г.
Уровень
тяжести
аварии
7
Классификация
аварии
Характер аварии
Глобальная
авария
Внешний выброс РВ. Масштабное, острое
воздействие на здоровье людей.
Долговременные последствия.
Глобальная
Внешний выброс РВ. Масштабное, острое
авария
воздействие на здоровье людей.
Долговременные последствия.
Тяжелая
Внешний выброс продуктов деления.. Острое
авария
воздействие на здоровье. Долговременные
последствия.
Авария с риском для Внешний выброс продуктов деления.
окружающей
Острое воздействие на здоровье. Необходимы
среды
защитные мероприятия. В г. Сарове реакция
деления остановлена.
Авария в пределах
Внешний выброс радиоактивности (до
АЭС
нескольких мЗв). Проведение защитных
мероприятий. Необходим местный контроль.
Серьезное
Внешний выброс радиоактивности.
происшествие
Переоблучение (50 мЗв).
Разгерметизация источника ИИИ.
Япония «Фукусимв», 2011 г.
7
1.г.Виндскейл,Великобритания, 1957г.
2. НПО «Маяк», СССР, 1957 г.
6
1. г.Тримайленд, США, 1979 г.
2. г.Саров, Россия, 1997 г.
5
1. г. Сант - Лаурент, Франция, 1980 г.
2. г. Буэнос - Айрес, Аргентина, 1983 г.
4
1. г. Ванделос, Испания, 1989 г.
2. г. Екатеринбург, Свердловский ХК,
Россия, 1993 г.
3. г. Грозный,Россия, 2000 г.
1. г. Грозный, Россия, 2000 г.
3
2
Происшествие
средней тяжести
1. г. Аргун, Россия, 2000 г.
1
Незначительное
происшествие
Технические инциденты. Действие точечного
ИИИ. Минимальные экологические
последствия.
Недостаточное соблюдение мер безопасности.
Действие точечного ИИИ. Незначительное
воздействие на экологию.

12.

«Кыштымская авария» — крупная
радиационная техногенная авария,
произошедшая 29 сентября 1957 года на
химкомбинате «Маяк», расположенном
в закрытом городе «Челябинск-40».
Сейчас этот город называется Озёрск.
Авария называется Кыштымской ввиду
того, что город Озёрск был засекречен и
отсутствовал на картах до 1990 года.
Кыштым — ближайший к нему город.
Радиационная авария на заводе «Красное Сормово» —
произошла 18 января 1970 года при строительстве
29 сентября 1957 года в 16:22 из-за выхода из строя системы
атомной подводной лодки К-320 проекта 670 «Скат».
охлаждения произошёл взрыв ёмкости объёмом 300 кубических
При строительстве атомной подводной лодки К-320,
метров, где содержалось около 80 м³ высокорадиоактивных ядерных
когда она находилась на стапеле, произошёл
отходов. Взрывом, оцениваемым в десятки тонн в тротиловом
несанкционированный запуск реактора, который
эквиваленте, ёмкость была разрушена, бетонное перекрытие
проработал на запредельной мощности около 15
толщиной 1 метр весом 160 тонн отброшено в сторону, в атмосферу
секунд.
При
этом
произошло
значительное
было выброшено около 20 млн кюри радиоактивных веществ.
радиоактивное заражение территории цеха, в котором
Часть радиоактивных веществ были подняты взрывом на высоту 1—2
строился корабль. В цехе находилось около 1000
км и образовали облако, состоящее из жидких и твёрдых аэрозолей.
рабочих. Радиоактивного заражения местности
В течение 10—11 часов радиоактивные вещества выпали на
удалось избежать из-за закрытости цеха. В тот день
протяжении 300—350 км в северо-восточном направлении от места
многие ушли домой, не получив необходимой
взрыва (по направлению ветра). В зоне радиационного загрязнения
дезактивационной обработки и медицинской помощи.
оказалась территория нескольких предприятий комбината «Маяк»,
Шестерых пострадавших доставили в больницу в
военный городок, пожарная часть, колония заключённых и далее
Москву, трое из них скончались через неделю с
территория площадью 23000 кв.км. с населением 270 000 человек в
диагнозом острая лучевая болезнь, с остальных взяли
217 населённых пунктах трёх областей: Челябинской, Свердловской и
подписку о неразглашении произошедшего на 25 лет.
Тюменской. Сам Челябинск-40 не пострадал. 90 процентов
Только на следующий день рабочих начали отмывать
радиационных загрязнений выпали на территории ЗАТО (закрытого
специальными растворами. В тот же день 450 человек,
административно-территориального образования химкомбината
узнав о произошедшем, уволились с завода,
«Маяк»), а остальная часть рассеялась дальше.
остальным пришлось принять участие в ликвидации
последствий аварии. Основные работы по ликвидации
аварии продолжались до 24 апреля 1970 года. В них
приняло участие более тысячи человек.

13.

Нормируемые показатели действия радиоактивного излучения на человека
(по нормам НРБ – 99)
№
Показатели
Категория обучаемых
Персонал
Спасатели
п/
Население Группа Группа (группа «А»)
п
«Б»
«А»
1. Безопасное обращение с источником
не более 10 мк Зв
излучения:
1.1.Индивидуальная годовая
эффективная доза
2.
Уровни риска:
2.1.Пределы индивидуального риска 5,0 10 -5 1,0 10 -3 10-6
10-6
в течении года
10-6
10-6
2.2.Уровень пренебрежимого риска
3. Основные пределы доз
5,0
12,5
50,0
(нормируемые), мЗв:
3.1.Эффективная доза в год
4. Планируемая эффективная доза за
год, мЗв:
4.1.с разрешения территориальных
100
100
органов
200
200
4.2. с разрешения федеральных
более 200
органов
4.3. потенциально опасная
эффективная доза в год
5. Острая лучевая болезнь при дозе
Степень (болезни)
гамма облучении всего тела, Гр:
1,01 -2,0 Гр
I (0,65), II (0,30)
2,01 -3,0 Гр
I (0,10), II (0,70), III - IV (0,20)
3,01 - 4,0 Гр
II (0,50), III - IV (0,50)
4,01 – 4,5 Гр
II (0,25), III - IV (0,75)
4,51 - 5,0 Гр
II (0,05), III - IV (0,95)
Более 5,0 Гр
III - IV (1,0)
1 рад = 0,01 Зв , 1 рад = 0,01 Гр , 1 рад = 1,44 Р , 1 Зв=100 бэр. = 100 рад. = 144 Р
Слайд 6.3

14.

Вопрос 2. Технология и эффективность применения наземных РТС при
радиационных авариях
Виды аварий на РОО:
- аварии на атомных электростанциях;
- утечка радиоактивных газов на предприятиях;
- аварии на ядерных установках НИИ;
- аварийные ситуации при научных исследованиях;
- аварии на транспортных средствах.
Факторы поражения: - выброс РВ, - ионизирующее излучение, - радиоактивное
загрязнение, - взрывы и пожары.
Оценочные масштабы радиационной опасности
Регионы
Количество
РОО
Радиационная опасность
Площадь зоны Население в зонах
ЧС, кв. км
возможного поражения
тыс. чел. (%)
10840
600 (4,3 %)
14535
1030 (2,7%)
Северо-Западный 13
Центральный
35
Северо6
2800
120 (10,52%)
Кавказский
Приволжский
11
3720
994 (3,2%)
Уральский
19
5000
550 (4,4%)
Сибирский
18
3300
600 (3,1%)
Дальневосточный 7
155
37 (0,55%)
За регионы:
109
40350
3931 (2,71%)
Примечание: сведения представлены по состоянию 2012 г.

15.

Слайд 6.4
Разведка (телеосмотр) участка местности
1
+
2
Проведение
радиационного
мониторинга
Локализация и тушение
пожаров
3
Разборка завалов и поиск пострадавших
4
Проделывание проходов в завалах строительных конструкций
Разведка (телеосмотр) внутри объекта
5
14
Измерительнодиагностические работы
Радиационная
авария
+
Устройство проходов
(проемов) в стенах
6
13
+
Обрушение висячих
конструкций
Проведение работ
по дезактивации
12
7
Локализация источника ионизирующего
излучения
11
Выполнение
специальных технологических операций
10
+
Выполнение
погрузочных работ
9
Применяемость РТС «BROKK»
+
Выполнение земляных
работ
+
8
К ПР =7/14=0,5
Технологическая схема применения РТС при радиационных авариях
+

16.

Слайд 6.5
Телеосмотр
территории расположения ИИИ
Обнаружение
(доразведка) ИИИ
Проведение
радиационного
контроля
3
1
+
2
Обеспечение доступа
к ИИИ
Дезактивация места
расположения ИИИ
Ликвидация источника
ионизирующего
излучения (ИИИ)
4
Извлечение (захват)
ИИИ
9
5
8
+
Захоронение
ИИИ
(при невозможности
извлечения)
Контейнерование
ИИИ
(укладка в локализатор)
7
Применяемость РТС «BROKK»
+
+
Транспортирование
ИИИ
6
К ПР =5/9=0,56
Технологическая схема сбора и локализации ИИИ с применением РТС
+

17.

Опыт применения РТС:
1. Ликвидация аварии на объекте ВНИИ ЭФ в г. Сарове: - очистка аварийного зала; эвакуация из зала контейнеров с плутонием; - безопасный демонтаж «сборки».
2. Сбор и ликвидация ИИИ в г. Грозном: - территория завода «Красный молот»; территория ГУ геологоразведки; - территория НИИ геофизики; - территория химического
комбината.
1. Эффективность сравниваемых технологий
Расчетные
показатели
1. Время проведения
операции
2. Потенциальная
интегральная доза
облучения
3. Стоимость затрат
Сравниваемые технологии
С
Без
применением
применения
РТС
РТС
ЭК
РТС
ТОП = 22 ч
ТОП = 74 ч
(2,5 суток)
(8 суток)
РТС
Д ОП = 22,3 Р
ЭК
ДОП = 93,0 Р
РТС
СОП = 2,5
ЭК
СОП = 8,0 млн.
млн. руб.
руб.
Показатели
эффективности
ЭК
Т ОП = 3,4
КОП = РТС
Т ОП
ЭК
Д
ОП = 4,2
КДП = РТС
ДОП
ЭК
ОП = 3,2
К С = СРТС
СОП
1
РТС 1
К ТН
= (К ОП +К ДП +К С )= (3,4+4,2+3,2)=3,6
3
3

18.

Слайд 6.7
2. Оценка совершенства средств по их ТТХ
Сравниваемые
показатели,
i= 1,n, n=4
Численное
значение
показателей, П
РТС ИМР- 2
Время работы в течение суток, ч
Время наработки на отказ, ч
Производительность, м3/ч
Стоимость образца (в ценах 1998 г.),
млн. руб.
Суммарное значение показателей,
Пi
Приведенное значение
показателей,
1 n
М с = Пi
n i=1
i=1,n, n=4
РТС
ИМР- 2
8,0
1,0
8/8=1,0
1/8=0,125
100
200
18
300
1,0
200/300=0,67
18/100=0,18
1,0
3,0
1,8
1,8/3,0=0,6
1,0
-
-
3,27
2,30
0,82
0,58
МСРТС=
0,82
МСИМР=
0,58
Среднее значение показателей
1
П СР = П i
n i
Степень совершенства
П
МС =ПСР
М СРТС =0,82
М СИМР =0,58
Пi
Пi =
П max
- для не экономического показателя
П min
Пi =
Пi
- для экономического показателя

19.

Слайд 6.8
3. Количественная оценка эффективности РТС «Труд» и ИМР - 2
1. Расчет исходных показателей
Показатели
На заражённой местности
В нормальных
условиях
ИМР-2
РТС
ИМР-2
tрРТС = 8,0 ч
tРЭК = 4,0 ч
(для 4 смен)
tр, НУСЭК = 10 ч
Время
наработки на
отказ
Т0РТС = 100 ч
Т0ЭК = 18 ч
Т0, НУСЭК = 70 ч
Вероятность
поражения
расчёта,
экипажа
РРТСЭК = 0
Время работы
(при Р
ЭК
0,5 )
РЭК = 0
РНУСЭК = 0
Ч
ИМР
Д ОБ
×К ОС
450×40
ЭК
Р
0,5);
- за предельное время работы экипажа t =
(при
=
=18ч
РОБ
1000
ЭК
Р
- допустимое время работы экипажа
t
ЭК
=1ч (
при
Ч
ОБ
ЭК
Д =25Р, Р =0).

20.

Слайд 6.9
2. Вероятность безотказной работы
-для ИМР-2 в нормальных условиях
РКР,НУС =ехр(-t Р /ТО )=exp(-10/70)=0,867;
-для ИМР-2 на зараженной местности
-для РТС на зараженной местности
Р ЭК
БР exp( 4 /18) 0,801;
Р РТС
БР =exp(-8/100)=0,923.
3. Степень влияния применения РТС
-по производительности
-по безопасности
РТС ЭК ЭК
t РТС
V
-t Р V
8 200 4 300
Р
КV
0,133;
ЭК
ЭК
t Р,НУС V
10 300
ЭК
Р РТС
-Р
1 1
НП
НП
КР =
0
НУС
Р НП
1

21.

Слайд 6.10
- по выполнению задачи
ЭК
Р РТС
-Р
0,923 0,807
ВЗ
ВЗ
К ВЗ =
0,007.
НУС
Р ВЗ
0,867
4. Коэффициент эффективности применения РТС
КЭФ =αКV +(1-α)КВЗ =0,5-0,133+(1-0,5) 0,007=0,07.
5. Экономические показатели:
РТС
СПР =СРТС /Р БР
=3000:0,923=3250,3 тыс. руб.;
СУД =СРТС /К ЭФ =3000:0,07=42857,1 тыс. руб.
6. Обобщенный показатель эффективности РТС
РТС
3
РТС
ВЗ
ПР
РТС РТС
ВЗ
ВЗ
Э
=
С
Р
Q
3000 10
=
=2,02×103 руб. / м3
0,923 8 200

22.

Слайд 6.11
7. Обобщенный показатель эффективности ИМР – 2
Э
ИМР
ПР
=
ИМР
ВЗ
ИМР ИМР
ВЗ
ВЗ
С
Р
Q
1800 10
6,35 103 руб. / м3.
0,95 1,0 300
3
8. Коэффициент полезности применения РТС
ИМР РТС
3/2,02∙ 103=3,16.
МРТС
=Э
/Э
=
6,35
∙
10
ПР
ПОЛ
ПР
9. Коэффициент полезности по человеческому фактору
ЧФ/СРТС = 6 ∙ 106/3∙ 106=2,0.
МЧФ
=С
ПОЛ
ОБ