ЦЗ 13м

13

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Вінницький національний технічний університет

Інститут екології та екологічної кібернетики

Кафедра МБЦО

Розрахункова робота

з дисципліни: "Цивільний захист"

на тему: "Оцінка стійкості роботи заводу «ФОРТ» у НС "

Варіант 8

Виконала: ст.гр. ЕБ-13 м

Килимник В. О.

Перевірив:

к.т.н., доц. Поліщук О. В.

Вінниця 2014

1. Початкові дані

1.1 Очікувані на об'єкті:

∆Р_{ф.екв.мах} = 14 кПа − максимальне значення надлишкового тиску;

∆U_{ф.екв.мах} = 800 кДж/м² − максимальне значення світлового імпульсу;

р_1мах = 2 − мР/год − рівень радіації через 1 годину;

1.2 Будинки: промисловий з збірного залізобетону, дах залізобетон покритий руберойдом, світлі вікна з дерева, двері металеві; додаткова будівля: адміністративний багатоповерховий будинок з металевим каркасом, білі вікна і двері із дерева, дах руберойд.

1.3 Сховище: вбудоване розташоване в межах підприємства, перекриття – залізобетонне товщиною h₁ = 37 см, ґрунтова подушка h₂ = 37,5 см.

1.4 РЕА виготовлена з напівпровідникових елементів, мікросхем, інтегральних схем, конденсаторів, резисторів, випрямлячів, магнітних матеріалів, тощо. Також наявні робото технічна лінія і автоматизовані дільниці, l_в= 2 м, l_г= 1,3 м.

1.5 Обладнання: верстати важкі, середні, легкі, стелажі, стрічні конвеєри, електродвигуни > 10кВт, кабельні підземні лінії.

1.6 Напруга живлення електроапаратури: U_ж = 24±5%.

1.7 Допустима доза опромінення технічного персоналу: Д_доп = 0,75мР.

1.8 Максимальна тривалість роботи: t_р.мах = 12 год.

1.9 Мінімальна тривалість роботи: t_р.мін = 2 год.

1.10 Вертикальна складова напруженості електричного поля: Е_в = 20 кВ/м.

1.11 Щільність забудови території: П = 30%.

1.12 Розрахунки провести за умови, що робочого персоналу вистачає лиш на 2 зміни.

2. Виконати:

1. Оцінити стійкість роботи ОНГ в умовах дії ударної хвилі, світлового імпульсу, радіоактивного забруднення.

2. Оцінити стійкість роботи РЕА в умовах дії іонізуючих випромінювань та електромагнітного імпульсу.

3. Розрахувати режим роботи чергових змін в умовах радіації.

1. ОЦІНКА СТІЙКОСТІ РОБОТИ ЗАВОДУ «ФОРТ» В УМОВАХ ДІЇ УДАРНОЇ ХВИЛІ, СВІТЛОВОГО ІМПУЛЬСУ, РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ

1. Оцінка стійкості роботи ОНГ в умовах дії ударної хвилі

За критерій стійкості роботи ОНГ в умовах дії ударної хвилі приймають таке максимальне значення надлишкового тиску (∆Р_гран), при якому будинки, споруди, обладнання, техніка ще зберігаються, або отримують такі слабкі та середні руйнування, які не впливають на їх роботу і можуть бути усунені в мінімальні строки.

Оцінку стійкості виконуємо в такій послідовності:

1. Визначаємо елементи об'єкта, від яких залежить його функціонування. До таких основних елементів об'єкта належать: промисловий будинок, адміністративний багатоповерховий будинок, верстати (важкі, середні, легкі), стрічні конвеєри, стелажі, електродвигуни, кабельні піздемні лінії.

2. Складаємо характеристику приміщення:

− виробничий будинок – промисловий з збірного залізобетону;

− додатковий будинок − адміністративний багатоповерховий будинок з металевим каркасом.

3. Для кожного з елементів визначаємо значення надмірного тиску, при яких елемент може отримати слабкі, середні, сильні та повні руйнування. Визначаємо границю стійкості роботи кожного елементу (∆Р_ф.гр.і) та границю стійкості в цілому (∆Р_ф.гр.). Результати занесено до таблиці 1.

Таблиця 1 – Ступені руйнування елементів об'єкта при різних надмірних тисках ударної хвилі, кПа

Елементи об’єкта	Руйнування ∆Рф, кПа				∆Рф.гр.і, кПа	∆Рф.гр., 6 кПа
	Слабкі	Середні	Сильні	Повні
1. Будинки з збірного залізобетону	10…20	20…30	-	30…60	20
2. Адміністративний багатоповерховий будинок з металевим каркасом	20...30	30...40	40...50	50...60	30
3. Верстати важкі	25...40	40...60	60...70	-	40
4. Верстати середні	15...25	25...35	35...45	-	25
5. Вестати легкі	6…12	-	15…25	-	12
6. Стрічні конвеєри	5...6	6...10	10...20	20...40	6
7. Стелажі	10…25	25…35	35…50	50…70	25
8. Електродвигуни потужністю > 10 кВт	30...50	50...70	-	80...90	50
9. Кабельні підземні лінії	200…300	300…600	600…1000	1500	300

4. Висновки: З аналізу даних, наведених в таблиці 1, визначаємо, що границя стійкості роботи об’єкта в цілому складає ∆Р_ф.гр = 6 кПа.

Оскільки ∆Р_ф.гр. < ∆Р_{ф.екв.max}, тобто границя стійкості об’єкта до дії ударної хвилі, що складає ∆Р_ф.гр. = 6 кПа менша очікуваного надмірного тиску ударної хвилі ∆Р_{ф.екв.max} = 14 кПа, тому об’єкт є нестійким до ударної хвилі.

Необхідно розробити заходи по підвищенню стійкості, щоб . Лише тоді об’єкт працюватиме стійко. Для цього необхідно укріпити виробниче приміщення, щоб запобігти його руйнуванням.

В результаті дії ударної хвилі на об’єкті можливі такі руйнування:

• слабкі – промисловий будинок, стелажі;

• сильні − стрічні конвеєри;

• повні – відсутні;

• середні – відсутні.

Перераховані елементи є найбільш уразливими в умовах дії ударної хвилі і тому потребують покращення характеристик стійкості.

З метою підвищення стійкості роботи заводу «ФОРТ» в умовах дії ударної хвилі необхідно вжити наступні заходи:

1) підвищити стійкість промислової будівлі. Цього можливо досягти за рахунок додаткових рамних конструкцій, таких як: наприклад, підкошувань, контрфорсів тощо;

2) закрити уразливі вузли стрічних конвеєрів захисними кожухами;

3) розміщувати цінне та чутливе обладнання в захищених приміщеннях;

4) технічне обладнання нестійке замінити на більш стійке;

5) заготувати запасні елементи обладнання, що може зазнати пошкоджень.

2. Оцінка стійкості роботи ОНГ в умовах дії світлового випромінювання

За критерій стійкості ОНГ в умовах дії світлового випромінювання приймається мінімальний світловий імпульс (∆U_гран), при якому може статися загоряння споруд або матеріалів на об'єкті, внаслідок чого можливо виникнення пожежі. Це значення є границею стійкості об'єкту до світлового випромінювання.

Оцінку здійснюємо у такій послідовності:

1. Згідно будівельної документації об’єкта, виробничі та складські цегляні будівлі мають ІІ ступінь вогнестійкості.

2. Враховуючи характеристику виробничої діяльності підприємства та наявність вибухо- і пожежонебезпечних матеріалів на ньому, його можна віднести до категорії пожежовибухонебезпеки - А.

3. Визначаємо наявність конструкцій та їх елементів, які виготовлені із горючих матеріалів:

   1. У виробничому приміщенні:

• дах залізобетон покритий руберойдом;

• світлі вікна з дерева.

1. Ускладському приміщенні:

• білі вікнаі двері з дерева;

• дах руберойд.

4. Визначаємо значення світлових імпульсів, що можуть спричинити загорання елементів на об’єкті.

Конструктивні елементи об'єкта, які виготовлені із горючих матеріалів, та їх характеристики з точки зору протидії світловому випромінюванню наведено у таблиці 2.

Таблиця 2 – Характеристика елементів будівель і споруд з точки зору пожежонебезпеки

Назва споруди	Ступінь вогнестійкості	Категорія пожежної небезпеки	Елементи об'єкта та їх характеристики	Uгр.і, кДж/м2	Uсв,гр.і, кДж/м2
Промисловий будинок	ІІ	А	1) дах залізобетон покритий руберойдом; 2) світлі вікна з дерева.	590 1670	590
Адміністративний будинок	ІІ	А	1) білі вікнаі двері з дерева; 2) дах руберойд.	1670 590

Висновки: Згідно табличних даних гранична стійкість об’єкта складає U_св,гр.і = 590 кДж/ м², тобто це значення є мінімальним світловим імпульсом, який викликає загорання на об'єкті.

Оскільки U_св,гр.і< U_{св,гр.max}, тобто максимальне очікуване значення світлового імпульсу U_{св,гр.max} = 800 кДж/м² більше, ніж границя стійкості об'єкта U_гр = 590 кДж/м², то об'єкт є нестійким в роботі в умовах дії світлового випромінювання. Існує ймовірність виникнення пожеж на об'єкті.

З врахуванням всіх даних на території з щільністю забудови 30% можливе поширення суцільних пожеж.

Для того щоб уникнути виникнення та поширення пожеж, потрібно підвищити стійкість роботи об'єкта.

Найбільш небезпечними в пожежному відношенні елементами заводу «ФОРТ» є перекриття з рубероїду та світлі вікна з дерева. Для того щоб покращити умови необхідно підвищити стійкість перекриття. Цього можна досягнути шляхом використання вогнестійких матеріалів, а також:

- заміни перекриття з руберойду на черепицю;

- встановленням додаткові протипожежні щити;

- створенням додаткових джерел води для гасіння пожеж;

- перефарбовуванням вікон та дверей або заміною дерев’яних дверей залізними, а дерев’яних вікон металопластиковими.

3. Оцінка стійкості роботи ОНГ в умовах радіації

Критерієм стійкості роботи ОНГ в умовах дії радіації є допустима доза радіації, яку можуть отримати робітники і службовці за час роботи зміни в конкретних умовах.

Оцінка стійкості роботи об'єкта до дії радіації виконуємо у такій послідовності:

1. Визначаємо коефіцієнт послаблення радіації для приміщень. Для виробничої одноповерхової будівлі К_посл = 7, для адміністративної будівлі К_посл = 6.

Для сховища коефіцієнт розрахуємо за формулою:

К_{посл.сх} = ,

де К_р - коефіцієнт, що враховує умови розташування сховища (для вбудованого сховища – 2);

n – кількість захисних шарів перекриття (за умовою - 2);

h_і – товщина і-го захисного шару, см;

d_і – товщина шару половинного послаблення матеріалом і-го захисного шару, см (бетон – 5,7 см, грунт – 8,1 см).

К_{посл.сх} = 2 ∙ 2^37/5,7 ∙2^37,5/8,1 = 2 ∙ 2^6,49 ∙ 2^4,63 = 4441,06

2. Визначаємо можливі дози опромінення персоналу на робочих місцях та сховищі:

, Р

де р_1max – максимальний рівень радіації на об'єкті;

t_k , t_n - час кінця, початку опромінення.

Для виробничого одноповерхового приміщення:

мР,

Для адміністративного приміщення:

мР,

Для сховища:

мР

3. Визначаємо граничний рівень радіації, при якому можлива робота працівників у звичайному режимі (в 2 зміни по 12 год.):

, Р/год

Для виробничого одноповерхового приміщення:

мР/год

Для адміністративного приміщення:

мР/год

Для сховища:

Висновки: Максимальне значення рівня радіації р_1мах = 2 мР/год, допустима доза опромінення Д_доп = 0,75 мР. Граничне значення рівня радіації для виробничої одноповерхової будівлі становить р_гр._{одноп.буд.} = 1,2 мР/год., а для адміністративної будівлі р_гр.адм = 1,02 мР/год., можливі дози опромінення відповідно становлять Д_{м.одноп.буд.} = 1,28 мР та Д_м.адм. = 1,5 мР. Оскільки для виробничої одноповерхової будівлі р_гр < р_{1 мах}, а також Д_доп < Д_м, то об’єкт є нестійким в умовах дії іонізуючих випромінювань. Для адміністративної будівлі р_гр < р_{1 мах}, а також Д_доп < Д_м, то об’єкт є нестійким в умовах дії іонізуючих випромінювань.

Для підвищення стійкості роботи заводу рекомендується провести наступні заходи:

1) розробити режими радіаційного захисту персоналу та устаткування в умовах радіоактивного зараження та введення його в дію;

2) забезпечити персонал ЗІЗ. Для цього накопичувати та зберігати індивідуальні засоби захисту органів дихання;

3) забезпечити захист джерел продуктів харчування, питної води;

4) підвищити ступінь герметизації всіх приміщень. Для цього необхідно забезпечити щільне закриття вікон та дверей, підготувати щити для закриття віконних отворів у будинках;

5) підготувати систему вентиляції до роботи в режимі очищення повітря від радіоактивного пилу;

6) провести вологе прибирання у приміщенні;

7) укриття населення в сховищі;

8) провести йодну профілактику;

9) ходити лише там, де проведено дезактивацію і прокладено спеціальний маршрут.

2. ОЦІНКА СТІЙКОСТІ РОБОТИ РЕА В УМОВАХ ДІЇ ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ІМПУЛЬСУ

2.1 Оцінка стійкості роботи РЕА в умовах дії іонізуючого випромінювання

За критерій стійкості приймається максимальне значення експозиційної дози (Д_е.гр) або потужність дози (ргр), при яких можуть виникнути зміни параметрів елементів РЕА, але робота системи ще не порушується.

Оцінку проведемо у такій послідовності:

Для кожного елементу визначаємо максимально допустимі експозиційні дози опромінення та визначаємо границю стійкості роботи РЕА. Дані заносимо в таблицю 3.

Таблиця 3 – Граничні дози опромінення елементів РЕА

Елементи РЕА	ДГРі, Р	ДГР, Р
Напівпровідники	105 …106	105
Мікросхеми	105
Інтегральні схеми	5*105
Магнітні матеріали	-
Конденсатори	105
Резистори	107…109
Випрямлячі	106

Далі визначаємо можливу експозиційну дозу опромінення системи в заданих умовах протягом експлуатаційного терміну ( рік = 8760 год):

, Р

мР

Допустимий час стійкої роботи РЕС (ЕС) у заданих умовах:

t_д=, год

t_д=

Висновки: Згідно даних наведених в таблиці 3 гранична стійкість роботи РЕА складає Д_гр = 10⁵ Р.

Оскільки Д_м < Д_гр, то РЕА є стійкою в роботі за умов дії іонізаційного опромінення. Тому непотрібно проводити заходи щодо підвищення стійкості роботи РЕА.

2.2 Оцінка стійкості роботи РЕА в умовах дії електромагнітного імпульсу

За критерій стійкості роботи РЕА в умовах дії електромагнітного імпульсу приймається коефіцієнт безпеки:

де U_д – допустиме коливання напруги живлення, В;

U_в(г) – напруги, наведені у вертикальних (горизонтальних) струмопровідних частинах за рахунок дії електромагнітних випромінювань, В.

Оцінку стійкості роботи РЕА проведемо у такій послідовності:

1. Визначаємо горизонтальну складову напруженості електричного поля:

Е_Г = 10^-3 ∙ Е_В, кВ/м

Е_Г = 10^-3∙ 20 ∙ 10³ = 20 В/м

2. Максимальна довжина вертикальної і горизонтальної струмопровідних частин l_в = 2 м та l_г =1,3 м.

3. Визначаємо напруги у струмопровідних частинах:

U_В = Е_Г∙ l_в, В,

U_Г = Е_В∙ l_г, В

U_В = 20 ∙ 2 = 40 В,

U_Г = 20000 ∙1,3 = 26000 В

4. Визначаємо допустиме коливання напруги живлення:

, В

В

5. Визначаємо коефіцієнти безпеки:

дБ

дБ

6. Результати розрахунків занесемо до таблиці 4.

Таблиця 4 – Отримані результати оцінки системи живлення

Функціональна дільниця	Uд, В	ЕВ, В/м	ЕГ, В/м	Uв, В	Uг, В	КбВ, дБ	КбГ, дБ
Система живлення	25,2	20000	20	40	26000	-4,01	-60,4

Оскільки К_бВ і К_бГ < 40 дБ, то система нестійка в умовах дії електромагнітного імпульсу. Так як РЕА нестійка в роботі, то необхідно провести заходи для підвищення її стійкості. Одним з найголовніших та найефективніших заходів у цьому випадку буде екранування системи та її елементів.

7. Проведемо розрахунок необхідної товщини захисного екрану з заліза:

,

де А – затухання в екрані;

К – коефіцієнт, що визначається матеріалом екрану (залізо – 5,2);

F – частота, Гц (15000 Гц).

А = Кб – Кб_Г

А = -4,01 – (-60,4) = 56,4

см.

Висновки: Проведені розрахунки та отримані результати щодо роботи РЕА свідчать про тебе, що система нестійка в умовах дії електромагнітного імпульсу, так як К_бВ і К_бГ < 40 дБ. Так як РЕА нестійка в роботі, то необхідно провести заходи для підвищення її стійкості. Найбільш ефективним заходом у цьому випадку є екранування системи та її елементів. Проведений розрахунок екрану означає, що необхідна товщина захисного екрану з заліза для РЕА заводу повинен становити 0,09 см.

3 РОЗРАХУНОК РЕЖИМІВ РАДІАЦІЙНОГО ЗАХИСТУ ПРАЦІВНИКІВ В УМОВАХ ДІЇ РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ

Режимом захисту в умовах дії радіоактивного забруднення є порядок і умови роботи, переміщення, відпочинку змін з використанням ЗІЗ, виключаючи радіаційне ураження людей та зупинку виробництва.

Розрахунки проводимо у такій послідовності:

1. Визначаємо можливу дозу опромінення персоналу, які будуть працювати у звичайному режимі:

мР

Отже, Д_доп < Д_м (0,75 < 1,2), тобто працювати у звичайному режимі не можна, потрібнозменшити час, протягом якого буде працювати перша зміна. Можна вирішити це питання іншим шляхом: перша повна зміна ділиться на n=скорочених змін: n= (2 скорочених зміни).

2. Розрахуємо час початку скороченої зміни за формулою:

Час початку роботи першої скороченої зміни становить t_п1 = 1 год.

3. Визначаємо дозу опромінення персоналу при роботі в першій зміні:

• Розраховуємо кінець роботи першої зміни:

.

(год).

Визначаємо тривалість роботи першої скороченої зміни:

t_р1 = t_к1- t_п1 =5,3-1=4,3 (год).

Доза опромінення персоналу при роботі в першій зміні:

Для 2-ї зміни:

t_п2 = t_п1+ t_р1 =5,3+4,3=9,6 (год).

.

(год).

t_р2 = t_к2 - t_п2 = 19,4-9,6 = 10,4(год).

Для 3-ї зміни:

t_п3 = t_{п2 +} t_р2 =9,6+10,4=20 (год).

.

(год).

t_р3 = t_к3 - t_п3 = 33,6-20 = 13,6 (год).

Таблиця 5 – Результати розрахунку часу початку, тривалості та кінця роботи скорочених змін

№ зміни	Час початку роботи, tп год.	Тривалість роботи, tр год.	Час закінчення роботи, tк год.	Доза опромінення працівників зміни, Ді мР
1	1	4,3	5,3	0,9
2	9,6	10,4	19,4	0,75
3	20	13,6	33,6	0,6