Московский государственный университет печати

Миргородский В.Р.


         

Безопасность жизнедеятельности. Раздел III. Защита объектов печати в чрезвычайных ситуациях

Курс лекций


Миргородский В.Р.
Безопасность жизнедеятельности. Раздел III. Защита объектов печати в чрезвычайных ситуациях
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
•  

Лекция 2. Чрезвычайные ситуации, вызванные применением военных средств поражения

•  

2.1. Ядерное оружие и виды ядерных взрывов

•  

2.2. Поражающие факторы ядерного взрыва и их воздействие на элементы объектов полиграфии

•  

2.2.1. Воздушная ударная волна

•  

2.2.2. Световое (тепловое) излучение

•  

2.2.3. Проникающая радиация

•  

2.2.4. Радиоактивное заражение местности

•  

2.2.5. Электромагнитный импульс

•  

2.3. Вторичные поражающие факторы ядерного взрыва

•  

2.4. Характеристика очага ядерного поражения

•  

2.5. Нейтронные боеприпасы и характеристика очага поражения

•  

2.6. Военные средства поражения в обычном снаряжении и очаги поражения, возникающие при их применении

•  

2.6.1. Боеприпасы объемного взрыва

•  

2.6.2. Зажигательные боеприпасы

•  

2.6.3. Фугасные, осколочные, шариковые, кумулятивные и бетонобойные боеприпасы

•  

2.6.4. Высокоточное оружие

•  

2.7. Химическое оружие. Очаги химического поражения

•  

2.8. Биологическое оружие. Очаги биологического поражения

•  

2.9. Очаги комбинированного поражения

•  

Лекция 9. Основы устойчивости работы объектов полиграфии в чрезвычайных ситуациях

•  

9.1. Устойчивость работы объектов полиграфии и основные пути ее повышения

•  

9.2. Требования к проектированию и строительству объектов полиграфии (экономики)

•  

9.3. Организация исследований устойчивости объектов полиграфии

•  

9.4. Оценка устойчивости объектов полиграфии к воздействию поражающих факторов ЧС

•  

9.4.1. Последовательность оценки устойчивости

•  

9.4.2. Изучение района расположения объекта, его зданий и сооружений, а также оценка внутренней планировки его территории

•  

9.4.3. Оценка защиты рабочих и служащих объекта полиграфии (ОЭ)

•  

9.4.4. Оценка устойчивости системы управления объектом полиграфии

•  

9.4.5. Изучение систем энергоснабжения и технологических процессов

•  

9.4.6. Оценка устойчивости материально-технического снабжения и производственных связей объекта полиграфии

•  

9.4.7. Оценка подготовленности объекта к проведению АС и ДНР и восстановлению нарушенного производства

•  

9.4.8. Оценка физической устойчивости объекта полиграфии

•  

9.5. Оценка физической устойчивости объекта (системы) при воздействии воздушной ударной волны

•  

9.6. Оценка физической устойчивости объекта (системы) при воздействии светового излучения

•  

9.7. Оценка физической устойчивости объекта (системы) при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения

•  

9.8. Оценка физической устойчивости объектов (приборов) при воздействии ЭМИ

•  

9.9. Оценка устойчивости работы объекта к воздействию вторичных поражающих факторов

•  

Лекция 10. Организация и проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ в очагах поражения на объектах полиграфии

•  

10.1. Основы организации и проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ на объектах полиграфии

•  

10.2. Приемы и способы выполнения аварийно-спасательных и других неотложных работ на объектах полиграфии

•  

10.3. Работа начальника и штаба ГО объекта полиграфии по организации аварийно-спасательных и других неотложных работ

•  

10.4. Действия сводной команды объекта полиграфии по организации и проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ

•  

10.5. Меры безопасности при проведении АСиДНР

•  

10.6. Организация и проведение специальной обработки

•  

10.7. Защита личного состава невоенизированных формирований. Меры безопасности при проведении АСиДНР

•  

Приложения

•  

Приложение 1

•  

Приложение 2

•  

Приложение 3

•  

Приложение 4

•  

Приложение 5

•  

Приложение 6

•  

Приложение 7

•  

Приложение 7А

•  

Приложение 8

•  

Приложение 9А

•  

Приложение 9Б

•  

Приложение 9В

•  

Приложение 10

•  

Приложение 11

•  

Приложение 12

•  

Приложение 13

•  

Приложение 14

•  

Приложение 15

•  

Приложение 16

•  

Приложение 17

•  

Приложение 18

•  

Приложение 19

•  

Приложение 20

•  

Приложение 21

•  

Приложение 22

•  

Приложение 23

•  

Приложение 24

•  

Приложение 25

•  

Список литературы

9.7. Оценка физической устойчивости объекта (системы) при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения

Характер воздействия проникающей радиации и радиоактивного заражения на элементы объекта. Проникающая радиация представляет собой поток γ-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Радиоактивные продукты взрыва, выпавшие в районе взрыва и по следу движения облака взрыва, вызывают радиоактивное заражение местности и различных объектов. Выпавшие радионуклиды являются излучателями α- и β-частиц и γ-лучей.

Параметры проникающей радиации ядерного взрыва, произведенного в атмосфере, можно рассчитать по формулам П.9, П. 10, П.11 в приложении 2.

Радиоактивное заражение местности зависит от количества радиоактивных продуктов, образующихся при ядерном взрыве, и метеоусловий в районе взрыва.

Если известна зависимость уровня радиации (проникающей радиации) от расстояния до взрыва с определенным тротиловым эквивалентом (соответственно приложение 13 и 6), то, используя форму П. 5, П. 5а (закон подобия) приложения 2, можно определить зараженность местности (величину проникающей радиации) и для взрывов с другим тротиловым эквивалентом (для одинаковых метеоусловий).

Об оценке уровней радиации при ядерном взрыве смотрите в приложениях 2, 13, 14, 15 и 16.

Изменение уровня радиации на местности во времени подчиняется следующему закону:

(9.5)

где P0 - уровень радиации в некоторый момент t0 после взрыва; Pt - уровень радиации в момент времени t.

Суммарная доза, получаемая за время пребывания на зараженном участке открытой местности, определяется по формуле

(9.6)

Максимально возможная доза облучения

(9.7)

где P1 - уровень радиации в момент t1 (начало облучения); P2 - уровень радиации в момент t2 (конец облучения).

Физическая устойчивость объекта при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения будет определяться устойчивостью материалов, систем и приборов, используемых в производстве. Проникающая радиация и радиоактивное заражение (ионизирующие излучения) могут приводить к изменению свойств материалов, используемых, в частности, в радиоэлектронных системах, привести к сбоям в работе этих систем и даже отказам в работе. Особенно подвержены воздействию ионизирующих излучений полупроводниковые, газоразрядные, вакуумные приборы, некоторые конденсаторы и резисторы, органические материалы. Из неорганических материалов - стекло, которое под действием излучений может существенно увеличить оптическую плотность.

Порядок оценки устойчивости работы объекта при воздействии проникающей радиации. Показателем устойчивости работы радиоэлектронной аппаратуры при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения являются максимальные значения дозы, мощности дозы γ-излучения или потока нейтронов, которые не приводят к сбою в работе или выходу из строя данной аппаратуры.

Последовательность оценки устойчивости работы радиоэлектронной аппаратуры при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения обычная, при этом степень воздействия радиации на различные элементы определяется по справочным данным, приведенным в приложении 21.

Повышение физической устойчивости систем (приборов) к воздействию проникающей радиации ядерного взрыва. Эффективным методом повышения устойчивости радиоэлектронных систем (приборов) в условиях воздействия ионизирующих излучений является их радиационная защита. Она может быть обеспечена либо применением специально созданной экранировки из материалов, поглощающих излучение, либо таким размещением конструкционных элементов и узлов, входящих в состав аппаратуры, при котором наиболее радиационно стойкие и массивные из них защищают другие конструкционные узлы, в большей степени подверженные действию радиации.

Малогабаритная защита от γ-нейтронного излучения (экраны) должна включать в себя тяжелые химические элементы, такие, как свинец, железо, обладающие большим коэффициентом поглощения γ-излучения, и легкие - бор, водород, литий, хорошо замедляющие нейтроны.

Наиболее экономично размещение защиты в непосредственной близости от защищаемого объекта, что позволяет резко снизить размеры защиты, а следовательно, ее массу и стоимость.

Приближенно радиационную защиту можно рассчитать по слоям половинного ослабления γ-излучения или потока нейтронов.

Кратность ослабления Kсл однослойной защитой толщи (во сколько раз ослабляется ионизирующее излучение) можно определить по формуле

(9.8)

где dпол - слой половинного ослабления; h - толщина защитного слоя.

Зная требуемую кратность ослабления, из уравнения (9.8) можно определить толщину защитного слоя h по формуле

(9.8а)

При многослойной защите кратность ослабления будет равна произведению кратностей ослабления слоев (i = 1, ..., i = n):

(9.9)

Данные по слоям половинного ослабления γ-излучения и потока нейтронов, а также плотности материалов, приведены в приложении 23.

Порядок определения коэффициента ослабления (защиты) Kосл (Kзащ) или требуемой толщины экрана приведен в лекции 6 «Защитные сооружения ГО»Лекция 6 в настоящем издании отсутствует. - Прим. редактора ЦДО..

Повышение устойчивости работы приборов (электронных систем) в условиях воздействия проникающей радиации также может быть обеспечено:

хранением уникальных, ценных переносных приборов в сооружениях, характеризующихся большими коэффициентами ослабления;

выключением по возможности чувствительных электронных приборов по сигналу «Воздушная тревога».

9.8. Оценка физической устойчивости объектов (приборов) при воздействии ЭМИ

ЭМИ наводит в проводниках электродвижущие силы, которые вызывают в электрических цепях появление напряжений и токов.

Эти напряжения и токи оказывают мешающее действие на работу электрической и радиоэлектронной аппаратуры, искажают результаты ее функционирования, вызывают временные сбои в работе, ложные сигналы в различных цепях, но и выводят наиболее уязвимые элементы аппаратуры из строя.

Особенностью ЭМИ является способность распространяться на десятки и сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям (сетям электро- и водоснабжения, проводной связи и т.п.). Поэтому ЭМИ может оказать воздействие там, где другие поражающие факторы уже не действуют. (Об ЭМИ см. лекцию 2).

Степень повреждения зависит в основном от амплитуды наведенного напряжения или тока и электрической прочности аппаратуры.

Напряжения, наводимые в линиях, токопроводящих элементах электросистем, можно приближенно определить по следующим формулам:

в вертикальных проводниках

(9.10)

в горизонтальных проводниках

(9.11)

где Eв Eг - вертикальная и горизонтальная составляющая напряженности электрического поля соответственно; L - длина проводника; Э - коэффициент экранирования проводника.

Максимальные значения напряженностей электрических полей, В/м, возникающих при наземных ядерных взрывах, можно определить по следующим формулам:

вертикальная составляющая

(9.12)

горизонтальная составляющая

(9.13)

где R - расстояние от центра взрыва, км; q - мощность взрыва, кт.

Как видно из формул 9.12 и 9.13 основную опасность при наземных ядерных взрывах представляет вертикальная составляющая напряженности электрического поля, которая превосходит горизонтальную в сотни раз. Действие горизонтальной составляющей следует учитывать лишь при рассмотрении систем, имеющих протяженные коммуникационные линии.

Данные по электрической прочности аппаратуры приводятся в технической документации в специальных таблицах (см. приложение 22).

Порядок оценки устойчивости работы приборов (систем) при воздействии ЭМИ (молний). Параметрами, характеризующими устойчивость работы электрорадиосистем, которые приводятся в технической документации и специальных таблицах, являются минимальные значения напряжений и токов, воздействующих на систему, или минимальные значения энергии, выделяющейся в элементах системы при действии электромагнитного поля, которые приводят к выходу этих систем из строя или возникновению сбоев в их работе.

В качестве показателя устойчивости работы электрорадиосистем при воздействии ЭМИ принимается максимальное значение энергии, поглощенной функциональными элементами системы, при которой не происходит нарушение функционирования систем.

При оценке устойчивости работы систем вывод о потенциальной опасности воздействия ЭМИ на систему может быть сделан из сопоставления количества поглощенной энергии ЭМИ отдельными элементами системы с минимальным ее количеством, достаточным для появления функциональных повреждений этих элементов системы. Сбой в работе системы обычно происходит, если поглощенная энергия на два порядка меньше, чем необходимо для вывода элементов из строя.

Последовательность оценки устойчивости работы радиоэлектронной аппаратуры при воздействии ЭМИ обычная.

При этом значения минимальной поглощенной энергии R1, вызывающие фукнциональные повреждения элементов, определяются по приложению 22 с учетом поправочного коэффициента Kп.

Поглощенная в элементах энергия пропорциональна квадрату линейного размера элемента. Поэтому примем, что поправочный коэффициент Kп следует определять из соотношения

(9.14)

где lэ - наибольший линейный размер элемента; lп - размер неэкранированного линейного проводника, связанного с элементом.

В том случае, когда элемент защищен сплошным металлическим экраном, коэффициент Kп следует принимать равным 1/Э2, где Э - коэффициент экранирования элемента.

Порог устойчивости функционального элемента (R1) в исследуемой схеме следует определять по формуле

(9.15)

Повышение физической устойчивости систем (приборов) при воздействии ЭМИ ядерного взрыва. Основными методами повышения устойчивости электронных схем к воздействию ЭМИ являются:

  • выбор наиболее стойких к воздействию ЭМИ функциональных элементов электронных систем при проектировании;

  • рациональное пространственное размещение узлов и схем системы, при котором наводимые от ЭМИ ЭДС в схеме будут минимальными;

  • создание стойких к действию ЭМИ электронных схем (симметрированные схемы, минимальное количество в схемах приемников ЭМИ и др.);

  • изменение порядка функционирования системы с подачей сигнала «ВТ» (временное отключение системы по сигналу «ВТ», применение резервирования и др.);

  • применение мер специальной защиты.

К мерам специальной защиты следует отнести применение в схемах фильтров, трансформаторов, дросселей, разрядников, ограничителей, разъединителей во входных цепях схем, а также заземления и экранов. Наиболее существенное ослабление воздействия ЭМИ на электронные системы и их элементы можно получить, применяя электромагнитные экраны. В подавляющем большинстве случаев электромагнитные экраны на защищаемые элементы делаются из тонкого листового металла (меди, алюминия, стали) в виде чехлов различной геометрической формы.

Кратность ослабления поля ЭМИ экраном Э (эффективность экрана) приближенно можно определить по формулам

(9.16)

(9.17)

где h - толщина стенок экрана, м; ω=2πf - угловая частота; δ - эквивалентная глубина проникновения, м; (в слое металла толщиной δ напряженность поля ослабляется в е раз, т. е. в 2,72 раза); , здесь А - функция материала экрана, м*Гц1/2; f - частота, Гц; m - коэффициент формы экрана (для сферы m=3, цилиндра - m=2, параллелепипеда - m=1); μ=μ0μr - магнитная проницаемость; μ0 = 1, 256*10-6 Гн * м-1 - магнитная постоянная; μr - относительная магнитная проницаемость материала экрана; σ - удельная проводимость материала экрана, См/м; D - размер экрана (диаметр сферы или цилиндра, ширина параллелепипеда), м (значения А, μr, σ- определяются по табл. 9.8).

Таблица 9.8
Электрофизические параметры некоторых металлов

Параметры Медь Латунь Алюминий Сталь Пермаллой
Удельная проводимость,  σ См/м 57*106 16,6*106 33*106 10*106 1,54*106
Относительная магнитная проницаемость μr 1 1 1 100 200 12 000
Коэффициент материала А, м*Гц 1/2 6,7*10-2 12,4*10-2 8,8*10-2 1,59*10-2 1,1*10-2 0,37*10-2

Соответствующим выбором материала экрана и толщины его стенок можно получить сколь угодно большую кратность ослабления, однако наличие в экране отверстий и щелей может ухудшить его экранирующее действие.

Проведенные исследования проникновения электромагнитного поля через отверстия позволяют сделать следующие выводы и, следовательно, выработать рекомендации при конструировании экранов:

  • круглое и квадратное отверстие одной и той же площади пропускают электромагнитное поле практически одинаково;

  • через узкую щель поле проникает слабее, чем через квадратное отверстие той же площади;

  • замена одного большого отверстия N малыми с той же площадью ведет к ослаблению электромагнитного поля ЭМИ в раз;

  • проникновение поля через отверстие может быть существенно ослаблено насадкой на отверстие патрубка длиной l.

В последнем случае коэффициент ослабления поля за счет патрубка длиной l можно приближенно рассчитать по формуле

(9.18)

где а- коэффициент, зависящий от характера поля, формы и размеров отверстия ().

© Центр дистанционного образования МГУП