ь во время взрыва. В основе взрывного процесса могут лежать как физические (разрушение сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью), так и химические превращения (детонация конденсированного взрывчатого вещества, быстрое сгорание газового облака). Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, обусловливающий образование ударной волны, распространяющейся на некоторое расстояние от места взрыва. При химических взрывах взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде (часто в воздухе). Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ. При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии. Газообразные взрывчатые вещества представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями – воздухом, кислородом, хлором и др. Физический взрыв чаще всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии сжатых газов из замкнутых объемов машин и аппаратов. Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара. Параметрами, определяющими мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения. Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов. Для парогазовых сред энергию взрыва определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом; конденсированных взрывчатых веществ – по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями – по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости. В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов: свободный воздушный, наземный, взрыв в непосредственной близости от объекта, а также взрыв внутри объекта (производственного сооружения). При воздушном взрыве ударная сферическая волна достигает земной поверхности и отражается от нее. На некотором расстоянии от эпицентра взрыва (проекции центра взрыва на земную поверхность) фронт отраженной волны сливается с фронтом падающей, вследствие чего образуется так называемая головная волна с вертикальным фронтом, распространяющаяся от эпицентра вдоль земной поверхности. Характер воздушной ударной волны при наземном взрыве (за пределами воронки) соответствует дальней зоне воздушного взрыва. Таким образом, как при воздушном, так и при наземном взрывах обычно рассматривают воздушную ударную волну, распространяющуюся от эпицентра с вертикальным фронтом. При подходе ударной волны к преграде она отражается и происходит торможение масс движущегося воздуха, что приводит к повышению избыточного давления в 2–8 раз. После начального взаимодействия с преградой (препятствием) ударная волна начинает его обтекать, и под действие давления уже попадают боковые и тыльные поверхности преграды. Она как бы оказывается в сжатом состоянии со всех сторон, однако наибольшее давление оказывается на фронтальную часть препятствия. Взрыв внутри объекта характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. При взрыве смеси внутри объекта, заполненного частично, на последствия взрыва будет влиять местоположение взрывоопасного облака. В общем случае последствия взрывов внутри помещения во многом будут определяться максимально возможным избыточным давлением взрыва. Рассмотрим некоторые особенности взрывов. Взрывы систем повышенного давления сопровождаются разлетом осколков. На сообщение осколкам кинетической энергии тратится до 60 % энергии расширения газов, а 40 % – на формирование ударной волны. При взрывах большая часть осколков (до 80 %) разлетается на расстояние 200 м, меньшая (20 %) на расстояния до 1000 м, отдельные осколки могут разлетаться на расстояния до 3 км. За безопасное расстояние для людей можно принимать величину, превышающую 1000 м. Большие газовые облака могут образовываться при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов и. т. д. Процесс взрыва или горения таких газовых облаков имеет ряд специфических особенностей. Образующиеся в атмосфере газовые облака чаще всего имеют сигарообразную форму, вытянутую по направлению ветра. Инициаторы горения или взрыва в этих случаях носят чаще всего случайный характер. Причем воспламенение не всегда сопровождается взрывом. При плохом перемешивании газообразных веществ с атмосферным воздухом взрыва вообще не наблюдается. В этом случае при воспламенении газо– или паровоздушной смеси от места инициирования будет распространяться «волна горения». Так как распространение пламени происходит со сравнительно низкой скоростью, то в волне горения давление не повышается. В таком процессе наблюдается только расширение продуктов горения за счет их нагрева в зоне пламени. Медленный режим горения облака с наружной поверхности с большим выделением лучистой энергии может привести к образованию множества очагов пожара на промышленном объекте. При оценке разрушительного действия взрыва газового облака в открытом пространстве определяющим будет скоростной напор во фронте пламени. Для пламени предельных углеводородов скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа.
56. Какие объекты являются радиоактивно опасными? Чем вызываются аварии на РОО
Развитие ядерной энергетики во многих странах мира в последние годы сделало угрозу радиоактивного заражения обширных территорий реальной не только в случае применения ядерного оружия, но и в случае разрушения объектов ядерно-топливного цикла, находящихся в районе ведения боевых действий, обычным оружием или при их аварии в ходе промышленной эксплуатации. Поэтому вопросы защиты от ионизирующих излучений (или радиационная безопасность) превращаются в одну из важнейших задач по обеспечению безопасности жизнедеятельности человека. Сама по себе радиоактивность – явление не новое, как считают некоторые, связывая ее с появлением ядерных боеприпасов и со строительством АЭС. Радиоактивный распад сопровождается испусканием излучений в виде гамма-квантов, альфа– и бета-частиц и нейтронов, причем излучения, присущие только данному изотопу. Все радиоактивные вещества (РВ) имеют свой период полураспада, т. е. время, в течение которого исходное количество радиоактивных ядер уменьшается вдвое. Скорость распада неизменна и присуща только данному изотопу при любых физических или химических воздействиях на него. Радиоактивные излучения характеризуются различной проникающей и ионизирующей (повреждающей) способностью. Альфа-частицы обладают такой малой проникающей способностью, что задерживаются листом обыкновенной бумаги. Их пробег в воздухе равняется сантиметрам, в тканях живого организма – долям миллиметра. Иными словами, эти частицы при наружном воздействии на живой организм не способны проникнуть через слой кожи. Вместе с тем ионизирующая способность этих частиц чрезвычайно велика и опасность их воздействия резко возрастает при попадании внутрь организма с водой, пищей, вдыхаемым воздухом, через открытую рану, так как они могут повредить те органы и ткани, в которые проникли. Бета-частицы обладают большей, чем альфа-частицы, проникающей, но меньшей ионизирующей способностью; их скоросость в воздухе до 15 м, в ткани организма – сантиметры. Гамма-излучение распространяется со скоростью света, обладает наибольшей глубиной проникновения – его может ослабить только толстая свинцовая или бетонная стена. Проходя через материю, радиоактивное излучение вступает с ней в реакцию, теряя свою энергию. При этом, чем выше энергия радиоактивного излучения, тем больше его повреждающая способность. Величина энергии излучения, поглощенная телом либо веществом, называется поглощенной дозой и измеряется в радах. Однако при равной поглощенной дозе альфа-частицы дают значительно больший повреждающий эффект, чем гамма-излучение. Поэтому для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения на биологические объекты применяют специальную единицу измерения – бэр (биологический эквивалент рентгена). Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. Человек в течение всей жизни подвергается воздействию ионизирующего излучения. Это прежде всего естественный радиационный фон Земли, который складывается из трех компонентов: космического излучения; излучения от находящихся в почве строительных материалов, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов, а также излучения от природных РВ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека в течение всей его жизни. В настоящее время хорошо известно, что в среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение может колебаться в разных регионах Земли от 50 до 1000 мР/год и более. Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения, включая радионуклиды, созданные руками человека и широко применяемые в народном хозяйстве. Сюда относятся, например, ионизирующее излучение, используемое в медицинских целях. Определенный вклад в техногенно-усилительный фон вносят предприятия ядерно-топливного цикла и ТЭЦ на угле, полеты на самолетах на больших высотах, просмотр телепрограмм, пользование часами, приборами со светящимися циферблатами и т. д. В целях техногенно-усилительный фон колеблется от 150 до 300 мбэр.
Таким образом, в современных условиях, при наличии высокого естественного радиационного фона, при действующих технологических процессах каждый житель Земли ежегодно получает дозу облучения в среднем 30–90 мбэр. Это уже обычное состояние среды обитания человека. Неблагоприятного действия от этого уровня радиации на здоровье детей и взрослых не установлено. Совершенно иная ситуация возникает при ядерных взрывах и при авариях на атомных реакторах. При ядерном взрыве уровень радиации резко возрастает. Источниками радиоактивного излучения становятся «осколки» деления ядерного горючего, представляющие собой смесь более 200 изотопов 34 химических элементов, а также радиоактивные вещества неразделившейся части ядерного заряда (урана, плутония), корпуса и механизма боеприпаса с наведенной радиоактивностью. Другим источником радиации является наведенная радиация в почве в результате нейтронного боеприпаса, т. е. образование радиоактивных изотопов кремния, кальция, натрия, калия и других химических элементов, находящихся в почве. Наибольшее влияние на биосферу, жизнь, развитие, наследственность могут оказывать йод-131, стронций-90, цезий-137, плутоний-239, углерод-14.