1. Кількісне оцінювання ризику небезпек

Приклад - розв'язання

Про людину відомо, що вона має вік 50 повних років, чоловічої статі, мешкає у місті, є професійним будівельником (спеціальність муляр-штукатур). Спосіб життя людини вирізняється наявністю шкідливої звички - куріння. Відомо також, що людина має власний легковий автомобіль, використовуючи його для приватних цілей 100 годин на рік і це є для людини основною причиною додаткового ризику.

Розрахуйте для цієї людини сумарний ризик наразитися протягом року на смертельну небезпеку.

Визначте відносну частку кожного джерела небезпеки (у процентному співвідношенні), що формує для цієї людини загальний індивідуальний ризик і побудуйте кругову діаграму джерел ризиків. Необхідні для розрахунку табличні дані візьміть із довідкових таблиць, наведених у методичному посібнику [3].

Розв'язування

1. Оцінимо для досліджуваної людини ризик смертельної небезпеки внаслідок соматичних та генетичних захворювань, а також через природне старіння організму:

ь вік 50 років означає належність до вікової групи № 12 (табл. 3), відповідно шуканий ризик для людини цієї групи (табл. 3) становить . Застосуємо поправку, що враховує місце проживання особи (місто) та її стать (чоловіча), звернувшись до табл. 7: коефіцієнт , тому скориговане значення ризику смертельної небезпеки внаслідок соматичних та генетичних захворювань, а також через природне старіння організму становить:

2. Оцінимо для досліджуваної людини ризик загибелі протягом року внаслідок можливого нещасного випадку на виробництві:

ь будівельні спеціальності за табл. 4 мають код 4 і ризик наразитися на смертельну небезпеку протягом 1 години . Кількість робочих годин протягом календарного року складає для цієї професійного групи робітників 2024 години, тому скориговане значення ризику наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку на виробництві становить:

.

Примітка: Якби ми досліджували ризик наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку на виробництві для особи протилежної статі (для жінки), відповідно до даних табл. 6 слід було застосувати поправку, яка враховує статистику у співвідношенні нещасних випадків між чоловіками і жінками: для даної вікової групи (50 років) воно складає , тобто скориговане значення ризику наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку на виробництві для особи жіночої статі становило б:

.

3. Оцінимо для досліджуваної людини ризик наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку у побуті:

ь вік 50 років означає належність до вікової групи № 12 (табл. 2), відповідно шуканий ризик для людини цієї групи (табл. 2) становить . Застосуємо поправку, що враховує місце проживання особи (місто) та її стать (чоловіча), звернувшись до табл. 7: коефіцієнт , тому скориговане значення ризику смертельної небезпеки внаслідок можливого нещасного випадку у побуті становить:

.

4. Оцінимо для досліджуваної людини ризики наразитися на смертельну небезпеку протягом року, зумовлені її індивідуальним способом життя:

ь за даними табл. 5 знаходимо ризик смерті курця, спричинений його шкідливою звичкою -- курінням, , а за даними табл. 7 застосовуємо поправочний коефіцієнт, що враховує стать (чоловіча) і місце проживання людини (місто) -- . Тепер скориговане значення ризику смертельної небезпеки внаслідок куріння обчислюється як:

.

Із табл. 4 дістаємо, що для непрофесійної діяльності "Водіння автомобіля" погодинний ризик наразитися на смертельну небезпеку становить . Оскільки, за умовою задачі, кількість годин водіння автомобіля протягом року становить 100 год., скориговане значення ризику смертельної небезпеки внаслідок ДТП обчислюється із урахуванням поправочного коефіцієнта(табл. 7), що враховує стать (чоловіча) і місце проживання людини (місто), як:

.

Примітка: Якби ми досліджували ризик наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку при непрофесійному водінні автомобіля для особи протилежної статі (для жінки) відповідно до даних табл. 7, слід було застосувати поправку, яка враховує статистику у ризику нещасного випадку в залежності від статі і місцевості, де мешкає людина: для жінок, що мешкають у місті поправочний коефіцієнт , тому скориговане значення ризику наразитися на смертельну небезпеку протягом року внаслідок можливого нещасного випадку, пов'язаному із водінням власного автомобіля для особи жіночої статі становило б:

.

5. Оцінимо для досліджуваної людини сумарний ризик (загальний) наразитися на смертельну небезпеку протягом року, спричинений як її професійною діяльністю, так і її індивідуальним способом життя:

6. Оцінимо для досліджуваної людини відносні частки кожного із ризиків наразитися на смертельну небезпеку протягом року і подамо їх у вигляді діаграми:

Висновок. Очевидно, що домінуючим внеском у сукупний (загальний) ризик наразитися на смертельну небезпеку є доданок (27% + 38% = 65%), зумовлений індивідуальним способом життя людини.

2. Задачі для самостійного розрахунку й аналізу отриманих результатів

1. Основні положення

Внаслідок господарчої і наукової діяльності людини, крім природних джерел радіоактивності, з'явились штучні джерела радіоактивності (ядерна зброя, атомні електростанції, атомні реактори для наукових досліджень, виробничі прилади тощо). При аваріях на радіаційно небезпечних об'єктах виникає небезпека опромінення людей як безпосередньо проникаючою радіацією (гамма-випромінювання і нейтрони), так і корпускулярним випромінюванням (б - і в- частинками), а також опроміненням на радіоактивно забрудненій місцевості.

На радіоактивно забрудненій місцевості необхідно забезпечити захист людей від г-випромінювання, б - і в- частинок. Одним із призначень сховищ і основним завданням ПРУ є захист людей від г-випромінювання як найбільш сильно проникаючого і біологічно небезпечного.

Захисні властивості захисних споруд характеризуються коефіцієнтом ослаблення, який показує, у скільки разів доза радіації на висоті 1 м над безмежно гладкою, рівномірно забрудненою поверхнею і перевищує дозу радіації в споруді.

Приклад - розв'язання

Необхідний коефіцієнт захисту ПРУ залежно від їх призначення і місця розташування, а також характеру виробничої діяльності населення, яке планується переховувати в ПРУ, визначається типом даного ПРУ.

Найменший нормативний коефіцієнт ослаблення радіаційного впливу коливається залежно від типу ПРУ від 10 до 200, а для ПРУ, зведених у зоні АЕС, - від 500 до 1000.

Визначення К_з ПРУ проводиться, виходячи із таких передумов:

ь ефективний спектр гамма-випромінювання з часом не змінюється, якщо не враховувати природний спад, отже не змінюються і кратність ослаблення випромінювання захисними товщами;

ь при наявності в захисних товщах порожнин, прорізів, важких елементів (балок, колон тощо) приймають, що матеріал розподіляється рівномірно;

ь розрахункова точка розташована в ПРУ в геометричному центрі приміщення на висоті 1 м від підлоги;

ь приймається, що радіоактивні опади рівномірно розподілені на горизонтальних поверхнях.

Коефіцієнт захисту К_з для приміщень ПРУ в одноповерхових будівлях визначається за формулою (1) ДБН:

, (1)

де: К₁ - коефіцієнт, який ураховує частку радіації, що проникає через зовнішні і внутрішні стіни і визначається за формулою:

(2),

де: _Я - плоский кут із вершиною в центрі приміщення, проти якого розташована Я-стіна укриття, град. При цьому враховуються зовнішні і внутрішні стіни будівлі, сумарна вага 1 м ² яких в одному напрямку менше 1000 кг;

К_ст - кратність ослаблення стінами первинного випромінювання залежно від сумарної ваги огороджуючих конструкцій, визначається за табл. 1 ДБН;

К_пер. - кратність ослаблення первинного випромінювання перекриттям, визначається за табл. 1 ДБН;

V₁ - коефіцієнт, який залежить від висоти і ширини приміщення, приймається за табл. 2 ДБН;

К₀ - коефіцієнт, який ураховує проникнення в приміщення вторинного випромінювання. Коефіцієнт К₀ слід приймати при висоті віконного прорізу (світлового отвору) в зовнішніх стінах від підлоги укриття 0,8 м - 0,8, при висоті 1,5м - 0,15, при 2 м і більше - 0,09. Коефіцієнт визначається за формулою:

, (3)

де: S₀ - площа віконних і дверних прорізів (площа незакладених прорізів і отворів);

S_n - площа підлоги укриття;

К_м - коефіцієнт, який ураховує зниження дози радіації в будівлях, що розташовані в районі забудови, від екрануючої дії будівель, які знаходяться поряд (приймається за табл. 3);

К_ш - коефіцієнт, який залежить від ширини будівлі (за поз. 1 табл. 2).

Таблиця 1

Таблиця 2

Таблиця 3

Коефіцієнт захисту К_з для приміщень укриттів на першому поверсі багатоповерхових будівель із кам'яних матеріалів і цегли визначається за формулою (4) ДБН:

, (4)

де: К₁, К_ст, К_ш, К₀, К_м - значення ті ж, що й у формулі (1).

Коефіцієнт захисту К_з для приміщень укриттів, які розташовані на першому поверсі всередині багатоповерхової будівлі, коли жодна із стін безпосередньо не контактує із радіоактивно забрудненою територією, визначається за формулою:

 , (5)

де: К_ст, К₀, К_м - позначення ті ж, що й у формулі (1) і визначаються для внутрішніх стін приміщення.

Коефіцієнт захисту К_з для укриттів, які розташовані в не повністю заглиблених підвальних і цокольних поверхах, визначається за формулою:

, (6)

де: К₁, К_ст, К_ш, К₀, К_м - позначення ті ж, що й у формулі (1) для частин стін укриття, які знаходяться над землею;

К_п - кратність ослаблення перекриттям підвалу (цокольного поверху) вторинного випромінювання, яке розсіяне в приміщенні першого поверху, визначається за табл. 1;

К?₀ - коефіцієнт, який приймається при розміщенні низу віконного і дверного прорізу в стінах на висоті від підлоги першого поверху 0,5 м і нижче - 0,15; при 1 м і більше - 0,09, де має таке ж значення, як і в формулі (3).

Для підвальних і цокольних приміщень, підлога яких розташована нижче рівня планувальної позначки землі менше ніж на 1,7 м, коефіцієнт захисту визначається за формулою (6), як для приміщень першого поверху.

Для заглиблених у грунт або обсипних споруд із горизонтальними похилими тупиковими або вертикальними входами К_з визначається за формулою:

, (7)

де: V_1, К_пер, - позначення ті ж, що й у формулі (1);

- частина сумарної дози радіації, яка проникає в приміщення через входи, визначається за формулою:

= К_вх · П₉₀; (8)

П₉₀ - коефіцієнт, який ураховує тип і характеристику входу (приймається за табл. 4);

К_вх - коефіцієнт, який характеризує конструктивні особливості входу і його захисні властивості (приймається за табл. 5).

Таблиця 4

Таблиця 5

Примітка. Для проміжних значень розмірів входів коефіцієнт К _вх приймається за інтерполяцією.

Коефіцієнт захисту для повністю заглиблених підвалів і приміщень, розташованих усередині не повністю заглиблених підвалів і цокольних поверхів, при сумарній вазі частин зовнішніх виступаючих стін 1000 кг/м² визначається за формулою:

, (9)

де: К_п, V₁ і - позначення ті ж, що й у формулах (6) і (7).

2. Розрахунок протирадіаційного захисту сховищ

Згідно з п. 1.12 ДБН В2.25-97 сховища проектуються заглибленими в грунт, тому розрахунок протирадіаційного захисту проводиться для покриття і стін, які виступають над поверхнею землі і повинні забезпечити ослаблення радіаційного впливу до допустимого рівня.

Ступінь ослаблення радіаційного впливу стінами і покриттям сховища визначається за формулою (2) ДБН:

, (10)

де: А - потрібний ступінь ослаблення, який приймається:

ь ? 5000 - для сховищ 1-го класу;

ь ? 3000 - для сховищ 2-го класу;

ь ? 2000 - для сховищ 3-го класу;

ь ? 1000 - для сховищ 4-го класу.

- коефіцієнт ослаблення дози гамма-випромінювання перешкодою із і шарів матеріалу, який дорівнює добутку значень для кожного шару (приймається за табл. 6 ДБН);

- коефіцієнт ослаблення дози нейтронів перешкодою із і шарів матеріалу, який дорівнює добутку значень К_п для кожного матеріалу (приймається за табл. 6 ДБН);

К_р - коефіцієнт умов розміщення сховищ, який розраховується за формулою:

, (11)

де: К_{заб._} - коефіцієнт, який ураховує зниження дози проникаючої радіації в забудові (приймається за табл. 7 ДБН);

К_буд - коефіцієнт, який ураховує ослаблення радіації в житлових і виробничих будівлях при розміщенні в них сховищ (приймається за табл. 7 ДБН).

Таблиця 6

Таблиця 7

Примітка: При щільності забудови менше 10 % коефіцієнт приймається за одиницю.

Таблиця 7а

Для розрахунку протирадіаційного захисту сховища необхідно мати такі вихідні дані:

ь тип сховища (вбудоване, окремо розташоване);

ь місце знаходження сховища (в районі промислової, житлової або адміністративної забудови);

ь кількість будівель у районі забудови і їх висота;

ь щільність забудови;

ь характеристику будівлі, під якою знаходиться сховище (матеріал стін і їх товщина, площа прорізів в огороджуючих конструкціях);

ь товщина бетонного покриття сховища;

ь товщина ґрунтової обсипки по покриттю сховища.

Приклад: Розрахувати коефіцієнт протирадіаційного захисту вбудованого сховища, якщо покриття сховища складається із 50 см бетону і 50 см ґрунту. Сховище розташоване в районі адміністративної забудови. Кількість будівель у районі забудови - 9, висота будівель - 30 м. Будівля, під якою знаходиться сховище, цегляна, товщина стін - 51 см, площа прорізів в огороджуючих конструкціях - 40 % .

Із таблиці 6 ДБН В2.25-97 знаходимо коефіцієнти К і К_п для бетону і ґрунту. Для бетонного покриття товщиною 50 см К_пб = 680 і К_б = 66. Для ґрунтової обсипки товщиною 50 см К_{п гр. .}= 780 і К _гр = 35.

К _п = К_пбК_б = 680780 = 530400; К = К_бК _гр. = 6635 = 2376.

Із таблиць 7 і 7а знаходимо коефіцієнти К_заб. = 2,5 і К _буд. = 0,47.

Відповідно:

Згідно з формулою (38) ДБН:

Висновок: Коефіцієнт захисту К_з знаходиться в межах від 2000 до 3000, що дозволяє віднести сховище до 3 класу.

Тема практичного заняття 5.

„Розрахунок та визначення основних параметрів при землетрусі”

1.Загальні положення

Землетруси - це підземні поштовхи та коливання поверхні Землі, які спричинені природними явищами (тектонічними процесами - рухом літосферних плит, який зумовлений тепловими процесами всередині Землі), зміною активності Сонця і діяльності людини (будівництво штучних водосховищ, видобуток нафти і газу, підземні ядерні вибухи тощо).

Землетруси - одне з грізних стихійних явищ, яке порушує нормальну життєдіяльність значної частини населення на великих територіях, викликає загибель людей і великі матеріальні збитки.

В Україні в зоні сейсмічної активності перебуває майже 120 тис. км² території (близько 20% площі країни), проживає близько 11 млн. осіб, тут знаходиться значна кількість об'єктів промисловості. Сила можливих землетрусів оцінюється на рівні від 6 до 8 балів (за 12-бальною шкалою MSK-64). Сейсмонебезпечна зона охоплює території Автономної Республіки Крим, Вінницької, Одеської, Закарпатської, Херсонської, Хмельницької областей.

Область виникнення підземного поштовху - осередок землетрусу - являє собою деякий об'єм у товщі Землі, в межах якого проходить процес вивільнення накопиченої енергії. Осередки землетрусу виникають на різних глибинах. Більша частина їх залягає в земній корі (на глибині порядку 20 - 30 км). У деяких районах відмічається велика кількість поштовхів, які виходять із глибин у сотні кілометрів (верхня мантія Землі). У центрі осередку умовно виділяють точку, яку називають гіпоцентром. Проекція гіпоцентру на поверхню Землі називається епіцентром. Лінії, що з'єднують на поверхні Землі пункти з однаковою інтенсивністю коливань (у балах) називаються ізосейсмами.

Осередок ураження при землетрусі - це територія, на якій сталися руйнування будівель, споруд, комунально-енергетичних мереж. Тут можуть виникати пожежі, вибухи та людські жертви. Енергія землетрусу вивільняється у вигляді пружних сейсмічних хвиль, що поділяються на об'ємні (поздовжні й поперечні) та поверхневі. Об'ємні (поздовжні) розповсюджуються від гіпоцентру до поверхні Землі з великою швидкістю (6-8 км/с), поверхневі мають значно меншу швидкість, але визначають руйнівну силу землетрусу на значній відстані від епіцентру.

Територія осередку ураження має форму кола і умовно поділяється на чотири зони:

ь зона повних руйнувань - 11...12 балів;

ь сильних руйнувань - 9...10 балів;

ь середніх руйнувань - 7...8 балів;

ь слабких руйнувань - 5...6 балів.

Кількість землетрусів, які щорічно реєструються на земній кулі, нараховують сотні тисяч, але більшість із них відносяться до слабких, і лише незначна частина досягає масштабів катастрофи. Вважається, що при інтенсивності землетрусу в епіцентрі нижче 5 балів осередку ураження не утворюється.

2. Методика визначення основних параметрів землетрусу

Основними параметрами землетрусу, що визначають розміри осередку ураження, є магнітуда М, енергія Е, інтенсивність І землетрусу.

Магнітуда М - це потужність землетрусу в балах за шкалою Ч. Ріхтера (08,8 балів), що визначається як десятковий логарифм максимальної амплітуди зміщення ґрунту, виміряної на відстані 100 км від епіцентру.

Інтенсивність І характеризує ступінь руйнівної сили землетрусу, що залежить від глибини залягання осередку землетрусу і оцінюється за 12-бальною міжнародною сейсмічною шкалою MSK-64. Інтенсивність землетрусу визначається за формулами:

в епіцентрі:

I_e=1.5M-3.5lgh+3, бал;

на відстані R від епіцентру:

I_R=1.5M-3.5lg+3, бал,

де: М - магнітуда М за шкалою Ч.Ріхтера, бал;

R - відстань від об'єкта до епіцентру, км;

h - глибина гіпоцентру землетрусу, км.

Наслідки підземних поштовхів проявляються у двох фазах:

ь перша фаза характеризується приходом поздовжньої хвилі, що рухається всередині землі, яка, досягнувши об'єкта, викликає часто не руйнівні, але відчутні поштовхи.

Час приходу попереджуючої хвилі землетрусу:

t₁=/_ng; с,

де: _ng - швидкість руху поздовжніх хвиль, км/с;

ь друга фаза характеризується сумарним впливом сейсмічних хвиль на об'єкт: поздовжніх і поверхневих. Останні збуджуються поздовжніми хвилями і йдуть від епіцентру поверхнею землі. Сумарна хвиля, що утворюється, має велику амплітуду і може викликати значні руйнування.

Час приходу руйнівної хвилі визначається за формулою:

t₂=h/_ng +R/_пов ; с,

де: _пов - швидкість розповсюдження поверхневих хвиль, км/с.

Проміжок часу, потрібний для вжиття екстрених заходів захисту, визначається як різниця:

t= t₂-t₁ , с.

Приклад - розв'язання

На практиці для швидкої оцінки параметрів землетрусу доцільно користуватися номограмами. Наприклад, потрібно визначити параметри землетрусу і час для вжиття екстрених заходів захисту при таких умовах:

ь глибина гіпоцентру землетрусу h = 4 км;

ь амплітуда запису сейсмографом коливань ґрунту a = 20 мм;

ь відстань від об'єкта А до епіцентру R = 25 км;

ь швидкість поздовжніх хвиль v_ng = 6,2 км/с;

ь швидкість поверхневих хвиль v_пов = 0,9 км/с.

1. За номограмою рис. 1 визначаємо магнітуду в епіцентрі землетрусу за умови заданого розташування сейсмостанції від епіцентру (300 км).

Поєднавши дані двох крайніх шкал, на перетинанні з середньою шкалою знаходимо М = 5,3 б.

2. За номограмою рис. 2 визначаємо інтенсивність землетрусу в епіцентрі:

І_е = 9 б.

Для визначення інтенсивності землетрусу на об'єкті А знаходимо відстань:

.