Сценарии развития чрезвычайных ситуаций

     При осуществлении Сценария IV за рассматриваемым фрагментом всегда следует типовой фрагмент «Разрушение облака». Также при реализации Сценария IV, наряду с фрагментом «Разрушение облака», в ряде случаев может следовать типовой фрагмент «Реагирующая смесь». (Здесь и далее по тексту под облаком понимается не только облако само по себе, но и, так называемый, шлейф).

     Типовой фрагмент «Разрушение  облака».

     Представленный  на Рис.3 фрагмент «Разрушение облака» типичен для облаков, не зависимо от их происхождения:

 
     

• облаков газо-воздушных  смесей, образующихся при выбросе  в атмосферу газов, находящихся под давлением и/или сжиженных давлением;
• паровоздушных облаков, формирующихся при испарении пролива;
• воздушно-капельных облаков, возникающих, например, вследствие теплового взрыва и при подрыве резервуаров с негорючими жидкостями;
• облаков продуктов сгорания;
• устойчивых аэрозольных облаков, появляющихся при взрывах и состоящих из продуктов горения-взрыва, исходных компонентов взрывчатого вещества и частиц вещества разрушенных конструкций.

     Различие  в развитии чрезвычайной ситуации, обусловленное происхождением облаков, связано, прежде всего, с процессом осаждения из облака вещества на поверхность. Так из облака газо-воздушной смеси может происходить осаждение веществ, образующихся в результате химических реакций взаимодействия с атмосферной влагой. Это явление имеет место, например, при распространении хлора и окисей азота (на поверхность осаждаются капли соляной и хлористой кислот в первом случае, и азотной и азотистой – во втором). Из паровоздушных облаков осаждение вещества может происходить вследствие конденсации, вызванной сменой температурного режима (времени суток). Из воздушно-капельных – крупнодисперсных капель, образованных, в том числе, и в результате коагуляции.

     В перечисленных трех случаях может  иметь место реализация Сценария VII, что ведет к появлению в дереве событий чрезвычайной ситуации после элемента «формирование пролива» типового фрагмента «Пролив».

     При осуществлении Сценария V или Сценария VI (на поверхность осаждаются твердые продукты горения-взрыва и/или исходные компоненты взрывчатого вещества и частицы вещества разрушенных конструкций) цепочки событий, по причинам аналогичным тем, что и в случае Сценария I, обрываются.

     Как указывалось выше при реализации Сценария IV за типовым фрагментом «Контакт паров (газа) с воздухом», наряду с фрагментом «Разрушение облака» может следовать типовой фрагмент «Реагирующая смесь». Такое развитие ситуации может иметь место в случае, если в контакт с кислородом воздуха вступают пары горючих жидкостей и/или воспламеняющийся газ и воспламенение, инициированное внешним источником, происходит после смешения в достаточном объеме горючего вещества с воздухом.

     Процесс горения в этом случае может качественно  отличаться от упомянутого при разборе типового фрагмента «Контакт паров (газа) с воздухом» процесса диффузионного горения. Это связано с тем, при смешивании горючих веществ с окислителем, в данном случае – кислородом воздуха, скорость экзотермической реакции окисления не лимитируется подводом горючего и окислителя в зону реакции, что при недостаточном отводе выделяемого тепла может привести к резкому возрастанию (например, до десяти тысяч раз) скорости реакции. Такой эффект будем называть химическим взрывом. (Тепловым взрывом будем называть разрушение конструкций вследствие повышения давления в замкнутом объеме, обусловленного, в первую очередь, изменением агрегатного состояния вещества).

     Типовой фрагмент «Реагирующая смесь».

     Изложенная  версия взаимосвязи основных форм осуществления  экзотермической реакции окисления в целом (за исключением некоторых терминологических отклонений) отвечает классическому пониманию процесса и предполагает наличие в типовом фрагменте «Реагирующая смесь» двух Сценариев (цепочек): «горение» и «горение с взрывом». Однако зачастую этап горения, предшествующий взрыву, столь короток, что его наличием при анализе развития ситуации пренебрегают, выделяя подобное развитие ситуации в отдельный Сценарий (Рис.4).

 

     Представленный  фрагмент характерен развитию ситуации не только для облаков, содержащих в той или иной форме горючие вещества, но и для конденсированных взрывчатых веществ любого класса, являющихся, по сути, сухими и/или жидкими смесями. Причем класс взрывчатого вещества определяется вероятностью реализации того или иного из представленных Сценариев (цепочек событий):

• для метательных взрывчатых веществ (порохов) наиболее вероятен Сценарий VIII (горение смеси);
• для бризантных (вторичных) взрывчатых веществ вероятности реализации Сценария VIII – Сценария Х определяются, в первую очередь, внешними условиями;
• для инициирующих (первичных) взрывчатых веществ наиболее вероятен Сценарий Х (взрыв смеси).

     На  вероятность реализации того или  иного сценария также влияет соответствие заряда взрывчатого вещества кондициям - например, наличие каверн и внутренних трещин в пороховых зарядах делает практически неизбежной реализацию Сценария IX.

     Типовой фрагмент «Реагирующая смесь» может быть использован и для анализа опасностей, обусловленных экзотермическими реакциями разложения, которые свойственны таким веществам как нитроглицерин (Сценарий Х) или гидразин (Сценарий IX).

     Реализацию  Сценария IX с гидразином, как представляется, следует проанализировать отдельно. Гидразиновые горючие, включая сам гидразин, активно окисляются кислородом воздуха. Поэтому горючие этого типа хранят в герметично закрытых емкостях с максимальной степенью заполнения и азотной «подушкой» при избыточном давлении. Особым качеством гидразина, отличающим его и от нефтепродуктов, и от горючих на его основе, является его недостаточная термостабильность. Так пары гидразина при нагреве до 550-600К (а при наличии катализаторов – и при более низкой температуре, и даже в жидкой фазе при комнатной температуре) разлагаются с выделением тепла, что позволяет использовать гидразин в качестве однокомпонентного топлива. Такая комбинация свойств создает условия для теплового взрыва при воздействии внешнего теплового источника на резервуар с гидразином. При этом этап, предшествующий взрыву и называемый в типовом фрагменте «горение смеси», визуально зафиксировать не возможно.

     Также визуально зафиксировать не возможно этап, предшествующий тепловому взрыву, и в случае с резервуаром с перегретой жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага пожара. То есть, в ряде случаев при тепловых взрывах этап «горение смеси» не следует воспринимать буквально.

     Кроме этого, тепловой взрыв может произойти  при любом горении в замкнутом  объеме, если замкнутость не будет  лимитировать подвод к зоне реакции компонентов (окислителя и/или горючего). Примером такого развития ситуации может служить горение порохов или совместный разлив жидких компонентов ракетного топлива.

     Помимо  того, что типовой фрагмент «Реагирующая смесь» может следовать за фрагментом «Контакт паров (газа) с воздухом», его появление возможно и вслед за фрагментами «Горение» и «Взрыв». Кроме этого, рассматриваемый фрагмент является начальным фрагментом деревьев событий чрезвычайных ситуаций, обусловленных возгоранием и/или детонацией взрывчатых веществ.

     За  типовым фрагментом «Реагирующая смесь» следуют фрагменты «Горение», в случае реализации Сценария VIII, и «Взрыв», при реализации Сценария IX и Сценария X. 

     Типовой фрагмент «Горение». 

     Процесс горения, независимо от того является он диффузионным или объемным, сопровождается (Рис.5) формированием облака продуктов горения (Сценарий ХI) и термическим поражением (Сценарий ХII). Вероятность осуществления указанных сценариев равновелика, однако их опасность для окружающей среды может быть разной. 

 

     При осуществлении Сценария ХI за рассматриваемым фрагментом должен следовать типовой фрагмент «Разрушение облака» (появление наряду с ним фрагмента «Реагирующая смесь» крайне маловероятно). При этом, следует иметь в виду, что токсичность продуктов горения и токсичность паров горючего не коррелируют между собой. Так продукты горения гидразиновых горючих намного менее токсичны, чем пары, в то время как с углеводородными горючими дело обстоит обратным образом.

     Реализация  Сценария XII может закончиться обрывом цепочки (в случае если потенциально опасные объекты находятся на достаточном удалении от места горения), а может продолжиться типовым фрагментом «Реагирующая смесь», то есть тепловое излучение может инициировать «горение смеси» или, непосредственно, «взрыв смеси». (Такое продолжение цепочек – аварийная ситуация инициирует возникновение новой аварийной ситуации – есть проявление, так называемого, «эффекта домино»). Кроме этого осуществление Сценария XII может стать причиной увеличения вероятности реализации Сценария III в типовом фрагменте «Контакт паров (газа) с воздухом».

     Типовой фрагмент «Взрыв».

     Типовой фрагмент «Взрыв», не зависимо от того о каком взрыве идет речь - химическом или тепловом, отличается от предыдущего фрагмента двумя дополнительными цепочками, обусловленными такими поражающими факторами взрыва как поражение ударной волной (волной избыточного давления) и поражение элементами разрушенных конструкций (Рис.6).

     Комментарии по поводу реализации Сценария XIII и Сценария XIV аналогичны комментариям, данным по поводу Сценария XI и Сценария XII, соответственно, при следующих добавлениях:

 
     

• в результате теплового взрыва зачастую возникают воздушно-капельные облака;
• после химического взрыва вероятность появления фрагмента «Реагирующая смесь» наряду с фрагментом «Разрушение облака» при осуществлении Сценария XIII больше, чем при реализации Сценария XI, так как в составе облака продуктов взрыва, как отмечалось ранее, в определенной мере могут присутствовать исходные компоненты взрывчатого вещества.

     Что касается продолжения цепочек при  реализации Сценария XV и Сценария XVI, то они связаны, прежде всего, с разрушением резервуаров хранения и объектов трубопроводного транспорта (то есть в качестве продолжения цепочек появляются типовые фрагменты «Пролив» и «Контакт паров (газа) с воздухом») и детонацией взрывчатых веществ - Сценарий Х фрагмента «Реагирующая смесь». (Как и при обсуждении типового фрагмента «Горение», такое продолжение цепочек может рассматриваться как проявление, так называемого, «эффекта домино»).