|
Реферат: Методика оценки радиационной и химической обстановки при чрезвычайных ситуациях (Безопасность жизнедеятельности)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ПиБЖ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
по курсу «Безопасность жизнедеятельности»
“Методика оценки радиационной и химической обстановки при чрезвычайных
ситуациях.”
Выполнил:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Проверил:
____________________________________________________________
ТАГАНРОГ 2002г.
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Оценка радиационной обстановки. 3
2. Оценка радиационной обстановки при аварии на АЭС с выбросом РВ. 9
3.Оценка химической обстановки. 14
Литература: 17
Цель работы: научиться осуществлять прогнозирование масштабов зон
радиационного и химического заражения при авариях на ядерных реакторах,
химически опасных объектов при хранении и транспортировке химических и
радиоактивных веществ, при санкционированном и несанкционированном
применении ОМП, вследствие природных катастроф.
Понятие радиационной обстановки
Под радиационной обстановкой понимают условия, возникающие в
результате применения противником ядерного оружия, разрушение АЭС обычным
оружием или крупной аварией на ядерных реакторах с выбросом в атмосферу
большого количества РВ.
Радиационная обстановка определяется масштабом и степенью
радиационного заражения местности, различных объектов, расположенных на
ней, акватории, воздушного пространства, оказывающего влияние на работу
промышленных предприятий, жизнедеятельность населения.
Влияние и оценка радиационной обстановки проводится для определения
влияния радиоактивного заражения местности на население; при этом выявление
проводится по данным непосредственного измерения значения мощностей доз
излучения (радиационная разведка) и расчетным методом (прогнозирования
радиоактивного заражения).
1. Оценка радиационной обстановки.
Исходные данные: время взрыва ядерного боезапаса в 00 часов 1.05.2002.
Через t=5+3=8 часов после ядерного взрыва доклад дозиметриста: ”Наблюдается
радиоактивность. Мощность дозы (уровень радиации) P=20+9=29 (рад/ч).”
Принимаем: время обнаружения радиоактивности является временем начала
спада мощности дозы и временем начала облучения (tно).
1.1. Определить мощность дозы на 1 час после взрыва ( эталонную
мощность).
Воспользуемся формулой вычисления эталонной мощности:
[pic](рад/ч)
где Рt(уровень радиации принятый на произвольный момент времени t,
отсчитанный от момента взрыва.
1.2. Определить и вычертить график спада мощности дозы (Рt) за период
96 часов. От момента взрыва первые и вторые сутки определение делать на 1,
2, 6, 12, 18, 24, 30, 42, 48, часов, третьи и четвертые сутки на 60, 72,
84, 96.
Воспользуемся формулой: Рt=Рtt-1.2 и приведем результаты расчетов:
|Pt,[p|4,2 |3,38 |2,8 |2,39 |
|ic] | | | | |
[pic]
Построим зоны поражения:
1.3 а) Определить, какую дозу получат люди, живущие в палатках, то
есть на открытой местности, за 4 и 15 суток (время начала облучения – время
обнаружения РВ).
Воспользуемся формулой:
[pic][pic]
где tно(время начала облучения [ч], P1(номинальная мощность излучения
[рад/ч], kзащ(коэффициент защиты здания
За 4 суток: tно=8 ч, tко=4·24+8=108 ч, коэффициент защиты kзащ для
открытой местности равен 1 (табл. 13 прил. 1) [1]
[pic]
За 15 суток: tко=11 ч, tно=15·24+8=368 ч
[pic]
б) Определить, какую дозу получают люди, находящиеся 4 суток в
подвале, в доме (тип подвала и дома указать в соответствии с табл.13 прил.
1) [1].
В соответствии с табл.13 прил.1 [1], зададимся типом дома : кирпичный
3-х этажный дом с kзащ=27 и соответственно с типом подвала kзащ =500. Тогда
дозы получаемые людьми соответственно:
[pic]
[pic]
Используя данные, содержащиеся в табл.10, 11,14 прил.1 [1] и данные,
полученные при расчете пунктов 1.3.а и .б., можно сделать следующие выводы:
1) из таблицы 10 видно, что в случае а) когда люди живут в палатках их
работоспособность существенно ограничена, возможно, как исключение,
выполнение лёгкой физической работы; б) работоспособность людей не
ухудшается.
2) из таблицы 11 видно, что если при температуре наружного воздуха
20(24, С0 работать без влажного экранирующего комбинезона, то допустимое
время работы составляет 45 минут, с влажным экранирующем комбинезоном время
работы составляет 2,5 часа.
3) из таблицы 14 видно, что для случая а) при данной дозе облучения
выход из строя личного состава (в %) ко всем облучаемым будет следующим: за
2(е суток потери рабочих, населения и личного состава составляет 100%,
случаи смерти облучаемых 30%. В случае б) выхода из строя рабочего состава
не будет.
Таким образом, видно, что во время облучения, люди находящиеся под
защитой сооружении надземного и особенно подземного типа (например,
подвалы) получают дозу радиации значительно меньше, чем люди находящиеся на
открытой местности, за одно и то же время. Следовательно, при поступлении
информации о взрыве ядерного боезапаса необходимо принять экстренные меры
по размещению населения близлежащих населенных пунктов в соответствующих
защитных сооружениях.
1.4. Определить, какую дозу получат люди за 4 суток с момента
выпадения РВ, если они 12 часов (с 8 до 20) находятся на открытой местности
и 12 часов в сутки находятся в помещении (какое помещение указать
самостоятельно )
В качестве помещения, в котором находятся люди, берем кирпичный 1-
этажный дом с kзащ1=50 (см. табл.13 прил.1) [1]. Воспользуемся формулой
[pic]
Решение будем искать в виде:
Для 1 суток:
а) на открытой местности:
[pic]
[pic]
б) в помещении:
[pic]
Для 2-х суток (соответственно как для 1-х)
а) на открытой местности:
[pic]
б) в помещении:
[pic]
Для 3-х суток
а) на открытой местности:
[pic]
б) в помещении:
[pic]
Для 4-х суток
а) на открытой местности:
[pic]
б) в помещении:
[pic]
Доза облучения на открытой местности составит:
[pic]
Доза облучения в помещении составит:
[pic]
Соответственно суммарная доза облучения за четверо суток составит:
[pic]
1.5. Какую дозу получат люди, вышедшие работать на открытую местность
через 3 часа после выпадения РВ и работающие 8 часов. Сделать вывод о
воздействиях РВ и его последствиях.
Воспользуемся формулой:
[pic]
где tно(время начала облучения [ч], tко(время начала облучения [ч],
P1(номинальная мощность излучения [рад/ч], kзащ(коэффициент защиты здания
(на открытой местности =1)
Решение будем искать в виде:
[pic]
Вывод: из таблицы 10 прил.1 видно: лучевая болезнь 1-ой степени
скрытый период поражения 3 недели, возможный процент нетрудоспособных от
всех облучённых 15%, единичные случаи смертности от всех облучённых,
сохранена работоспособность, замедленно время реакции в трудной обстановке.
1.6.Через какой минимальный промежуток времени после взрыва можно
выслать на работу бригаду для проведения СНАВР на открытой местности, при
условии что они получили дозу облучения 10 рад (Dзад=10 рад). Время работы
8 часов.
Воспользуемся формулами: (так как работы проводятся на открытом
воздухе, то kзащ=1.)
[pic]; [pic]
если приравняем [pic] то получим формулу:
[pic]
получим ответ:
[pic]ч
Найдем решение уравнения методом подбора
[pic] (ч) минимальное время после взрыва, по истечении которого можно
выходить бригаде для проведения СНАРВ.
Т.е. бригаде можно выходить на работу через 129,575 часов.
1.7.Определить коэффициенты защиты жилья, если за 10 суток поглощенная
доза не превышает заданную дозу (Dz=5+2=7 (рад).
Воспользуемся формулами:
[pic];
[pic]
[pic]
Тогда получим;
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
1 8. Какие мероприятия необходимо проводить по уменьшению воздействия
РВ и как решить вопрос с питанием и водой в течение первых полугода?
Основными мерами защиты населения при возникновении радиоактивного
загрязнения являются:
–использование коллективных и индивидуальных средств защиты;
(применение средств медицинской профилактики;
(соблюдение необходимых режимов поведения;
(эвакуация;
(ограничение доступа на загрязненную территорию;
(исключение потребления загрязненных продуктов питания и воды;
(санитарная обработка людей, дезактивация одежды, техники, сооружений,
территории, дорог и других объектов.
Для уменьшения воздействия РВ при поступлении сигнала “Радиационная
опасность”, необходимо защитить органы дыхания от радиоактивной пыли и по
возможности укрыться в ближайшем здании, лучше всего в собственной
квартире. Войдя в помещение, снять и поместить верхнюю одежду в пластиковый
пакет. Провести герметизацию и защиту продуктов питания пластиковыми
пакетами. Сделать запас воды в закрытых сосудах. При приеме пищи промывать
водой все продукты, выдерживающие воздействие воды.
(При необходимости (загрязненность помещения РВ)–защитить органы
дыхания имеющимися СИЗ (средства индивидуальной защиты).
(Помещение оставлять только при крайней необходимости и на короткое
время. При выходе защищать органы дыхания, а также применять плащи, накидки
из подручных средств, а также табельные средства защиты кожи.
Находясь на открытой местности, не снимать СИЗ, избегать поднятия пыли
и движение по высокой траве и кустарнику, не прикасаться без надобности к
посторонним предметам. Периодически проводить дезактивацию средств защиты,
а также санитарную уборку открытых частей тела.
(В помещениях должна проводиться влажная уборка с тщательным стиранием
пыли с мебели и подоконников. Ковры необходимо пылесосить, но не
вытряхивать. Мусор из пылесоса необходимо выбрасывать в специально
подготовленную яму не мельче чем 50 см. При проведении полевых работ
обязательно пользоваться ватно-марлевыми повязками, сменными головными
уборами. В конце рабочего дня обязательно принимать душ.
(При ведении приусадебного хозяйства, для уменьшения радиоактивного
загрязнения, в почву вносят известь, калийные и другие удобрения, а также
торф.
(Вся продукция сельского хозяйства подвергается выборочному контролю.
При установлении их загрязненности они промываются (очищаются ) и в
зависимости от результатов вторичного контроля они применяются по
назначению или на корм скоту.
(При обнаружении загрязнения молока, яиц, меда, мяса они подлежат
обезвреживанию или утилизации.
(Не рекомендуется применять в пищу раков и рыбу из местных магазинов,
особенно мелких, способных накапливать РВ. Заготовка ягод, грибов
осуществляется с разрешения местных властей.
2. Оценка радиационной обстановки при аварии на АЭС с выбросом РВ.
Исходные данные: 04.11.95г в 00 часов произошла авария на АЭС. Через 4
часа после аварии наблюдается мощность дозы Р4=(5+1)/10=0.6 (рад/ч). Найдем
переведенную (эталонную) мощность дозы
[pic]
2.1. Определить мощность дозы на 1, 2, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48
часов первые и во вторые сутки, третьи и четвертые сутки- 60, 72, 84, 96
часов. Вычертить кривую спада радиационной активности на графике в п.
1.1.2. Сравнить графики.
Воспользуемся формулой:
[pic]
Таблица 2
|Pt,[p|0,20|0,189|0,178|0,168|
|ic] |3 | | | |
По полученным данными построим график спада мощности дозы (Рt) за
данный период времени.
[pic]
Сравнивая графики в пункте 1.2. видно, что номинальная мощность дозы
ядерного взрыва намного больше номинальной мощности при аварии на АЭС.
Также видно, что чем меньше мощность дозы, тем слабее идет спад. При аварии
на АЭС по сравнению с ядерным взрывом боеприпаса мощность дозы падает более
полого, растягиваясь на большее время
2.2. Определить какая мощность дозы будет за месяц, 3 месяца, полгода,
за год, без учета собственной дезактивации.
[pic]Воспользуемся формулой:
[pic]
Тогда соответственно получим:
За месяц
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
За 3 месяцa
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
За 6 месяцев
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
За 12 месяцев
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
2.3. Определить дозу с нарастающим итогом за первые 10 суток, через
месяц, три месяца, через год, если население находится 12 часов на открытой
местности, 12 в помещении с kзащ=5+5=10
Применим формулу:
[pic]
Будем считать дозу облучения за каждые сутки, тогда суммарная доза
облучения будет равна:
За 10 дней :
На открытой местности
[pic]
В помещении
[pic]
За 1 месяц :
На открытой местности
[pic]
В помещении
[pic]
За 3 месяц :
На открытой местности
[pic]
В помещении
[pic]
За 1 год :
На открытой местности
[pic]
В помещении
[pic]
На ниже приведённом графике приведены дозы облучения получаемые людьми
в каждый день, где:
«·······» - доза получаемая человеком за 12 часов нахождения на
открытой местности в соответствующий день;
«––––» - доза получаемая человеком за 12 часов нахождения в помещении
в соответствующий день;
[pic]
2.4. Какие мероприятия необходимо проводить по уменьшению РВ
(эвакуация не приводится)?
Основными мерами защиты населения при возникновении радиоактивного
загрязнения являются:
(использование коллективных и индивидуальных средств защиты;
(применение средств медицинской профилактики;
(соблюдение необходимых режимов поведения;
(ограничение доступа на загрязненную территорию;
(исключение потребления загрязненных продуктов питания и воды;
(санитарная обработка людей, дезактивация одежды, техники, сооружений,
территории, дорог и других объектов.
2.5. Как решать вопрос с питанием и водой в течение первых полугода?
Продукты поместить в полиэтиленовые пакеты или завернуть в
полиэтиленовую пленку. Сделать запас воды в закрытых сосудах. Продукты и
воду поместить в холодильники и закрываемые шкафы.
2.6. Права и задачи городской комиссии по чрезвычайным ситуациям, ее
состав.
В обязанности городской (районной) эвакуационной комиссии и МЧС города
(района) входят:
(учет населения, учреждения и организаций, подлежащих рассредоточению
и эвакуации;
(учет возможностей населенных пунктов загородной зоны по приему и
размещению рассредоточиваемых и эвакуируемых:
(распределение районов и населенных пунктов загородной зоны между
районами города, предприятиями, учреждениями и организациями:
(учет транспортных средств и распределения их по объектам для
проведения перевозок по рассредоточению и эвакуации:
(определение состава пеших колонн и маршрутов их движения:
(разработка вопросов материального, технического и других видов
обеспечения рассредоточения и эвакуации:
(разработка, размножение, хранение документов по вопросам
рассредоточения и эвакуации и обеспечения ими всех эвакуационных органов
города:
(определение сроков проведения рассредоточения и эвакуации;
объектовая эвакуационная комиссия создается по решению начальника МЧС
объекта. В ее состав включаются представители законов, отдела кадров,
службы МЧС объекта, начальники цехов; председателем назначается один из
заместителей руководителя объекта.
3.Оценка химической обстановки.
Выявление химической обстановки ее оценка сводится к определению
границ территории заражения и параметров определяющих эффективность
действия сильнодействующих ядовитых (СДЯВ) или отравляющих веществ (ОВ).
При этом определяются:
(тип ОВ или СДЯВ
(размеры района применения химического оружия (ХО) или количество СДЯВ
в разрушенных или поврежденных ёмкостях
(стойкость ОВ (время поражающего действия СДЯВ)
(концентрация ОВ (СДЯВ)
(глубина распространения облака зараженного воздуха и площадь
заражения
(время подхода зараженного воздуха к определенному рубежу
(допустимое время пребывания людей в средствах индивидуальной защиты
(СИЗ)
На основании оценки химической обстановке принимаются меры защиты
людей, разрабатываются мероприятия по ведению спасательных работ в условиях
заражения и ликвидация его последствий, анализируются условия работы
предприятия с точки зрения влияния СДЯВ на процесс производства, на
материалы и сырьё.
Исходные данные: оперативному дежурному МЧС города поступило
сообщение. В 95-24·3=23 часа на железнодорожной станции произошла авария,
повлекшая разрушение железнодорожной цистерны, содержащей G тонн СДЯВ.
t=23 , часа; G=25+5=30, тонн; СДЯВ(фтор;
Данные прогноза погоды: направление ветра “на вас”, пасмурно,
облачность 10 баллов. Скорость ветра v=5/4, м/с=5/4=1,25 м/с
Вертикальная устойчивость воздуха в соответствии с метеоусловиями и
временем года и суток (определить из табл.8 прил.1)-изотермия.
Определить:
3.1. Эквивалентное количество вещества в первичном облаке.
Воспользуемся формулой:
[pic],
где К1(зависит от условий хранения СДЯВ, К3(равен отношению пороговой
токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого СДЯВ (в данном случае фтора),
К5(учитывает степень вертикальной устойчивости атмосферы , К7(учитывает
влияние температуры воздуха.
Значение всех коэффициентов берем из табл.4а прил.1.
К1=0,95; К3=3; К5=(изотермия)=0,23; К7=(при t=200с)=1
[pic]
GЭ1=0,95·3·0.08·1·33=19,665 (т)
3.2. Время испарения СДЯВ.
Воспользуемся формулой:
[pic]
где h(толщина слоя СДЯВ=0,05 м; d(плотность СДЯВ=1,512 т/м3 ; K4(
коэффициент учитывающий скорость ветра=1; K2( коэффициент зависящий от
физико-химических свойств=0,038.
[pic]ч
3.3. Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке.
Воспользуемся формулой:
[pic],
Где:
[pic]
Получим:
[pic]
3.4. Глубину заражения для первичного облака для 1 т СДЯВ по прил.1
табл.5
Используя табл.5 прил.1 получим глубину заражения для первичного
облака для 1 тонны СДЯВ: Г1=2,84 км.
3.5. Глубину заражения для вторичного облака получаем:
[pic]
Г2=2,656 (км)
3.6. Полную глубину зоны заражения.
Согласно формуле:
[pic] (км)
3.7. Предельно возможные значения глубины переноса воздушных масс.
Находим из таблицы 7 прил.1 v= 6км/ч .
Воспользуемся формулой:
[pic] (км)
3.8. Площади возможного и фактического заражения.
Определим площадь возможного заражения:
[pic]
где: Г(глубина зоны заражения; [pic](угловые размеры зоны возможного
заражения (табл.2).
Определим площадь фактического заражения:
[pic]
где: К8(коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости
воздуха. При изотермии принимается равным 0,133
3.9. Найдем время подхода зараженного облака к границе объекта.
Расстояние до места от объекта принять N/2 (км).
Определим время подхода зараженного воздуха к границе объекта по
формуле:
[pic] ч.
где: x–расстояние от источника до заданного объекта необходимо принять
равным последней цифре зачетки; v(скорость переноса переднего фронта облака
зараженного воздуха (прил.1 табл.7 )=6 (см. выше).
Составим схему заражения:
Участок разлива СДЯВ
[pic]
(точка “О” соответствует источнику заражения;
((=900 т.к. v=1,25 м/с;
(радиус сектора r=4,76 км, т.к. радиус равен глубине зоны заражения ;
(биссектриса сектора совпадает с осью следа облака и ориентирована по
направлению ветра.
Допустимое время пребывания людей в изолирующих средствах защиты кожи
|Температура наружного|Без влажного |С влажным |
|воздуха, 0С |экранирующего |экранирующим |
| |комбинезона |комбинезоном |
|+30 и выше |20 мин. |1- 1.5 ч |
|25-29 |30 мин. |2 ч |
|20-24 |45 мин. |2.5 ч |
|15-19 |2 ч. |Более 3-х ч |
|Ниже +15 |Более 3-х ч |- |
Возможные потери рабочих, населения и личного состава МЧС в очаге
химического поражения, %.
|Условия |Без |Обеспеченность людей противогазами, % |
|нахождения|противогазов| |
|людей | | |
| |20 |30 |40 |50 |60 |70 |80 |90 |100 | |На открытой местности |90-100
|75 |65 |58 |50 |40 |35 |25 |18 |10 | |В простейших укрытиях |50 |40 |35
|30 |27 |22 |18 |14 |9 |4 | |
При угрозе или возникновении аварии немедленно производится оповещение
работающего персонала и проживающего вблизи населения. По сигналу
оповещения население одевает средства защиты органов дыхания и выходит из
зоны заражения в указанный район, а подразделения спасательных служб
прибывают к месту аварии. Организуется разведка, которая выясняет вид
аварии и возможные последствия. Работы по дегазации проводятся в СИЗ. Все
продукты и вода тщательно проверяются. При авариях связанных со СДЯВ
решающее значение имеет оперативность выполнения мероприятий по защите
персонала и населения.
Основные меры защиты:
. использование СИЗ и убежищ с режимом изоляции;
. применение антидотов и средств обработки кожных покровов;
. соблюдение режимов поведения на зараженной территории;
. эвакуация людей из зоны заражения, возникшей при аварии;
санитарная обработка людей, дегазация одежды, территории, техники и
имущества.
Литература:
1) Методическое указание ( 1222
«Методика оценки радиационной и химической обстановки при чрезвычайных
ситуаций». Таганрог 1999г.
2) Безопасность жизнедеятельности, часть III
«Чрезвычайные ситуации». Таганрог 1993г.
-----------------------
Г
А
[pic]
Источник заражения
Объект
4,76км
В
Б
Реферат на тему: Молниезащита
ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Атмосферное электричество образуется и концентрируется в облаках —
образованиях из мелких водяных частиц, находящихся в жидком и твердом
состоянии.
Площадь океанов и морей составляет 71 % поверхности земного шара. Каждый
1 см2 поверхности Земли в течение года в среднем получает 460 кДж солнечной
энергии. Подсчитано, что из этого количества 93 кДж/(см*год) расходуется на
испарение воды с поверхности водных бассейнов. Поднимаясь вверх, водяные
пары охлаждаются и конденсируются в мельчайшую водяную пыль, что
сопровождается выделением теплоты парообразования (2260 кДж/л).
Образовавшийся избыток внутренней энергии частично расходуется на эмиссию
частиц с поверхности мельчайших водяных капелек. Для от
деления от молекулы воды протона (Н) требуется 5,1 эВ, для отделения
электрона —12,6 эВ, а для отделения молекулы от кристалла льда достаточно
0,6 эВ, поэтому основными эмитируемыми частицами являются молекулы воды и
протоны. Количество эмитируемых протонов пропорционально массе частиц.
Результирующий поток протонов всегда направлен от более крупных капелек к
мелким. Соответственно более крупные капельки приобретают отрицательный
заряд, а мелкие — положительный. Чистая вода — хороший диэлектрик и заряды
на поверхности капелек сохраняются длительное время. Более крупные тяжелые
отрицательно заряженные капельки образуют нижний отрицательно заряженный
слой облака. Мелкие легкие капельки объединяются в верхний положительно
заряженный слой облака. Электростатическое притяжение разноименно
заряженных слоев поддерживает сохранность облака как целого.
Эмиссия протонов возникает дополнительно при кристаллизации водяных
частиц (превращении их в снежинки, градинки), так как при этом выделяется
теплота плавления, равная 335 кДж/л. При соударениях капелек, снежинок,
градинок работа ветра в конечном счете приводит к эмиссии протонов, к
изменению величины заряда частиц. Следовательно, атмосферное электричество
(АтЭ) и статическое электричество (СтЭ) имеют одинаковую физическую
природу. Различаются они масштабом образования зарядов и знаком эмитируемых
частиц (электроны или протоны).
О единстве природы АтЭ и СтЭ свидетельствуют опытные данные. Сухой снег
представляет собой типичное сыпучее тело; при трении снежинок друг о друга
и их ударах о землю и о местные предметы снег должен электризоваться, что и
происходит в действительности. Наблюдения на Крайнем Севере и в Сибири
показывают, что при низких температурах во время сильных снегопадов и
метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, в
облаках снежной пыли бывают видны синие и фиолетовые вспышки, наблюдается
свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии. Очень ;ильные
метели иногда заряжают телеграфные провода так сильно, что подк:лючаемые к
ним электролампочки светятся полным накалом. Те же явления наблюдаются во
время сильных пыльных (песчанных) бурь.
Наличие множества взаимодействующих факторов дает сложную картину
распределения зарядов АтЭ в облаках и их частях. По экспериментальным
данным нижняя часть облаков чаще всего имеет отрицательный заряд, а верхняя
— положительный, но может иметь место и противоположная полярность частей
облака. Облака могут также нести преимущественно заряд одного знака.
Заряд облака (части облака) образуют мельчайшие одноименно заряженные
частицы воды (в жидком и твердом состоянии), размещенные в объеме
нескольких км3.
Электрический потенциал грозового облака составляет десятки миллионов
вольт, но может достигать 1 млрд. В. Однако общий заряд облака равен
нескольким кулонам.
Основной формой релаксации зарядов АтЭ является молния— электрический
разряд между облаком и землей или между облаками (частями облаков). Диаметр
канала молнии равен примерно 1 см, ток в канале молнии составляет десятки
килоампер, но может достигать 100 кА, температура в канале молнии
равна примерно 25 000°С, продолжительность разряда составляет доли секунды.
Молния является мощным поражающим опасным фактором. Прямой удар молнии
приводит к механическим раз-рушениям зданий, сооружений, скал, деревьев,
вызывает пожары и взрывы, является прямой или косвенной причиной гибели
людей. Механические разрушения вызываются мгновенным превращением воды и
вещества в пар высокого давления на путях протекания тока молнии в
названных объектах. Прямой удар молнии называют первичным воздействием
атмосферного электричества.
К вторичному воздействию АтЭ относят: электростатическую и
электромагнитную индукции; занос высоких потенциалов в здания и сооружения.
Рассмотрим опасные факторы вторичного воздействия АтЭ. Образовавшийся
электростатический заряд облака наводит (индукцирует) заряд
противоположного знака на предметах, изолированных от земли (оборудование
внутри и вне зданий, металлические крыши зданий, провода ЛЭП, радиосети и
т. п.). Эти заряды сохраняются и после удара молнии. Они релаксируют обычно
путем электрического разряда на ближайшие заземленные предметы, что может
вызвать электротравматизм людей, воспламенение горючих смесей и взрывы. В
этом заключается опасность электростатической индукции.
Явление электромагнитной индукции заключается в следующем. В канале
молнии протекает очень мощный и быстро изменяющийся во времени ток. Он
создает мощное переменное во времени магнитное поле. Такое поле индуцирует
в металлических контурах электродвижущую силу разной величины. В местах
сближения контуров между ними могут происходить электрические разряды,
способные воспламенить горючие смеси и вызвать электротравматизм.
Занос высоких потенциалов в здание происходит в результате прямого удара
молнии в металлокоммуникации, расположенные на уровне земли или над ней вне
зданий, но входящие внутрь зданий. Здесь под металлокоммуникациями понимают
рельсовые пути, водопроводы, газопроводы, провода ЛЭП и т. п. Занесение
высоких потенциалов внутрь здания сопровождается электрическими разрядами
на заземленное оборудование, что может привести к воспламенению горючих
смесей и электротравматизму людей.
ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Требуемая степень защиты зданий, сооружений и открытых установок от
воздействия атмосферного электричества зависит от взрывопожароопасности
названных объектов и обеспечивается правильным выбором категории устройства
молниезащиты и типа зоны защиты объекта от прямых ударов молнии.
Степень взрывопожароопасности объектов оценивается по классификации
Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Инструкция по проектированию и
устройству молниезащиты СН 305— 77 устанавливает три категории устройства
молниезащиты (I, II, III) и два типа (А и Б) зон защиты объектов от прямых
ударов молнии. Зона защиты типа А обеспечивает перехват на пути к
защищаемому объекту не менее 99,5 % молний, а типа Б — не менее 95 %.
По I категории организуется защита объектов, относимых по классификации
ПУЭ к взрывоопасным зонам классов В-1 и В-П (см. гл. 20). Зона защиты для
всех объектов (независимо от места расположения объекта на территории СССР
и от интенсивности грозовой деятельности в месте расположения) применяется
только типа А.
По II категории осуществляется защита объектов, относимых по
классификации ПУЭ к взрывоопасным зонам классов В-1а, В-16 и В-Па. Тип зоны
защиты при расположении объектов в местностях со средней грозовой
деятельностью 10 ч и более в год определяется по расчетному количеству N
поражений объекта молнией в течение года:
при N 1 должна обеспечиваться
зона защиты типа А. Порядок расчета величины N показан в нижеприведенном
примере. Для наружных технологических установок и открытых складов,
относимых по ПУЭ к зонам класса В-1г, на всей территории СССР (без расчета
N) принимается зона защиты типа Б.
По III категории организуется защита объектов, относимых по ПУЭ к
пожароопасным зонам классов П-1, П-2 и П-2а. При расположении объектов в
местностях со средней грозовой деятельностью 20 ч и более в год и при N> 2
должна обеспечиваться зона защиты типа А, в остальных случаях — типа Б. По
III категории осуществляется также молниезащита общественных и жилых
зданий ,башен, вышек, труб, предприятий, зданий и сооружений
сельскохозяйственного назначения. Тип зоны защиты этих объектов
определяется в соответствии с указаниями СН 305—77.
Объекты I и II категорий устройства молниезащиты должны быть защищены от
всех четырех видов воздействия атмосферного электричества, а объекты III
категории — от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов внутрь
зданий и сооружений.
Защита от электростатической индукции заключается в отводе индуцируемых
статических зарядов в землю путем присоединения металлического
оборудования, расположенного внутри и вне зданий, к специальному
заземлителю или к защитному заземлению электроустановок; сопротивление
заземлителя растеканию тока промышленной частоты должно быть не более 10
Ом.
Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими
протяженными металлокоммуникациями в местах их сближения на расстояние 10
см и менее через каждые 20 м устанавливают (приваривают) металлические
перемычки, по которым наведенные токи перетекают из одного контура в другой
без образования электрических разрядов между ними.
Защита от заноса высоких потенциалов внутрь зданий обеспечивается
отводом потенциалов в землю вне зданий путем присоединения
металлокоммуникации на входе в здания к заземлителям защиты от
электростатической индукции или к защитным заземлениям электроустановок.
Для защиты объектов от прямых ударов молнии сооружаются молниеот-воды,
принимающие на себя ток молнии и отводящие его в землю.
Объекты I категории молниезащиты защищают от прямых ударов молнии отдельно
стоящими стержневыми, тросовыми молниеотводами или молниеотводами,
устанавливаемыми на защищаемом объекте, но электрически изолированными от
него.
Отдельно стоящий стержневой молниеотвод (рис. 18.5, а) состоит из опоры 1
(высотой до 25 м — из дерева, до 5м — из металла или железобетона),
молниеприемника 2 (стальной профиль сечением не менее 100 мм2), токоотвода
3 (сечением не менее 48 мм2) и заземлителя [pic]4. Зона защиты молниеотвода
представляет собой объем конуса, высота которого равна 0,8*5 им для зоны,
типа А и 0,92 им — типа Б (им — высота молниеотвода). На уровне земли зона
защиты образует круг радиусом Го;
,ля зоны типа А го==(1,1—0,002/1м)Ам, ,ля зоны типа Б Го==1,5/1м.
В тросовом молниеотводе (рис. 18.5, б) в качестве молниеприемника
используется
горизонтальный трос, который закрепляется на двух опорах. Токоотводы
присоединяются к обоим концам троса, прокладываются по опорам и
присоединяются каждый к отдельному заземлителю.
При установке молниеотвода на здании должно быть обеспечено безопасное
расстояние Sв по воздуху между токоотводом и защищаемым объектом,
исключающее возможность электроразряда между ними (рис. 18.5, в). Кроме
того, для предупреждения заноса высоких потенциалов через грунт должно быть
обеспечено безопасное расстояние Sз между заземлителем и
металлокоммуникациями , входящими в здание (см. рис. 18.5, а); оно
определяется по формуле Sз==0,5 Rи и должно быть не менее 3 м; Rн —
импульсное электросопротивление заземлителя.
Импульсное электросопротивление заземлителя для каждого токоотвода на
объектах I категории защиты должно быть не более 10 Ом.
Типовые конструкции заземлителей, удовлетворяющие этому требованию,
приведены в инструкции СН 305—77.
Для защиты от ударов молнии объектов II категории применяют отдельно
стоящие или установленные на защищаемом объекте не изолированные от него
стержневые и тросовые молниеотводы. Допускается использование в качестве
молниеприемника металлической кровли здания или молниеприемной сетки (из
проволоки диаметром 6...8 мм и ячейками 6Х6 м), накладываемой на
неметаллическую кровлю (рис. 18.5, г).
В качестве токоотводов рекомендуется использовать металлические
конструкции зданий и сооружений, вплоть до пожарных лестниц на зданиях.
Импульсное сопротивление каждого заземлителя должно быть не более 10 Ом,
для наружных установок — не более 50 Ом.
Защита объектов III категории от прямых ударов молнии организуется так
же, как для объектов II категории, но требования к заземлителям ниже:
импульсное электросопротивление каждого заземлителя не должно превышать 20
Ом, а при защите дымовых труб, водонапорных и силосных башен, пожарных
вышек—50 Ом.
| |
