Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках

Углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5, ОУ-6 предназначены  для тушения небольших загораний  различных веществ и электроустановок, находящихся под напряжением, и  применяются в диапазоне от -40 до +50 С. Данные огнетушители представляют собой стальные толстостенные баллоны объемом соответственно 2,5 и 5 л, в горловины которых ввернуты запорные головки с сифонными трубками и раструбами.

Углекислотно-бромэтиловые огнетушители ОУБ-3, ОУБ-7 предназначены для тушения небольших загораний всех видов горючих и тлеющих материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением до 380 В.

Они не пригодны для тушения щелочноземельных металлов и сплавов на их основе, так как в этом случае может  произойти взрыв или усиление горения, а также для тушения  других материалов, горение которых  может происходить без доступа  воздуха. Эти огнетушители применяются  в диапазоне температур от –60 до +55 С.

Порошковый  огнетушитель ОП-I «Момент-2П» предназначен для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, твердых горючих материалов, щелочных металлов, установок, находящихся под напряжением, а также для тушения очагов пожара в помещениях, где находятся пенные материалы. Огнетушитель представляет собой пластмассовый корпус с объемом 1 л, в котором находится порошковый состав. На корпус наворачивается головка с колпачком. На головке находится рычаг включения огнетушителя, шток с клапаном и иглой, корпус стаканчика для баллончика с  рабочим газом и сифонная трубка.

Огнетушитель  ОП-10А представляет собой стальной корпус с порошковым составом. В  корпусе установлен баллончик с  рабочим газом для выброса  порошка. Газ в баллончике удерживается мембраной.

4.5.3 Проектируемые системы сигнализации и оповещения о пожаре

Для оповещения о начале пожара и  вызова пожарной службы в лаборатории  находится телефонный аппарат и  пожарные сигнализации.

К стационарным системам пожаротушения  относятся установки, в которых  все элементы смонтированы и находятся  постоянно в готовности к действию. В зависимости от степени опасности  развития пожара 7 групп помещений  снабжаются автоматическими установками  пожаротушения, которые должны одновременно выполнять и функции автоматической сигнализации.

Наиболее распространенная в настоящее время получили стационарные водные спринклерные и дренчерные установки.

Установки газового пожаротушения  подразделяются на установки общего пожаротушения и локального пожаротушения.

Автоматические извещатели , т.е. датчики, сигнализирующие о пожаре, подразделяются на тепловые, дымовые, световые и комбинированные.

 

Рисунок 4.3. План эвакуации при пожаре.

При возникновении пожара необходимо принять  меры к его устранению и к эвакуации  людей. Эвакуация – процесс организованного  самостоятельного движения людей наружу из помещений, в которых имеется  возможность воздействия на них  опасных факторов пожара. Для правильного  выполнения эвакуации в лаборатории  имеется план эвакуации при пожаре, вывешенный на стенах помещения (см. рис.4.3).

4.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

4.6.1 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях техногенных ЧС

Чрезвычайной ситуацией техногенного характера, в общем случае, является выброс аварийных химически опасных веществ (АХОВ) в атмосферу. Наиболее распространенными АХОВ являются хлор и аммиак, которые помимо химической промышленности используются в большинстве населенных пунктов соответственно для хлорирования питьевой воды на очистных сооружениях и для холодильных установок в пищевой промышленности на мясомолочных и других предприятиях.

Рассчитаем ЧС техногенного характера для ближайшего промышленного комплекса расположенного от ЮРГТУ (НПИ). Таким ближайшим промышленным комплексом является молочный завод, расположенный на расстоянии 1,5 км и имеющий 20 т жидкого аммиака в холодильниках. В случае возникновения аварии на заводе возможна опасность максимального заражения территории при следующих метеорологических условиях: вертикальная устойчивость слоев атмосферы - инверсия, скорость ветра 1 м/с, температура окружающей среды 30 °С.

Рассчитаем  масштаб заражения:

Аммиак является низкокипящей жидкостью, поэтому расчеты проводим по первичному, вторичному облакам, при этом общая глубина зоны заражения определяется по формулам:

Г_общ = Г₁ + 0,5 Г₂  при Г₁ > Г₂

Г_общ = Г₂ + 0,5 Г₁ при Г₂ > Г₁

где  Г₁ - глубина первичного облака;

Г₂ - глубина вторичного облака.

Глубина переноса воздушных масс определяется по формуле:

Г_л = W × N, 

где W - скорость переноса фронта облака, км/ч, W = 5 км/ч;

N - время от начала аварии, ч, N = 1ч.

Глубина первичного или вторичного облака (при V = 2 м/с) определяется по формуле:

Г₁₍₂₎ = а × + b × Q_эквl(2) + С,

где Q_экв - эквивалентное количество вещества по первичному или вторичному облакам.

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку (в тоннах) определяется по формуле

Q_э1 = К₁× К₃ × К₅ × К₇ × Q₀

 

где,

 К₁ – коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ, К₁ =0,18.

 К₃ – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ, К₃ =0,04.

К₅ – коэффициент, учитывающий влияние степени вертикальной устойчивости атмосферы, К₅ =1.

К₇ – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, К₇=1,4

Q₀ – количество выброшенного при аварии вещества, т.

Тогда Q_э1=0,18× 0,04× 1× 1,2× 20=0,18 т.

Определим эквивалентное количество аммиака, перешедшее во вторичное облако, по формуле

где К₂ - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ, рассчитывается по формуле:

К₂ = 6,08 × 10^-5 × Р × М^0,5 = 6,08 × 10 ^-5 × 99,7 × 17^0,5 = 0,025,

где Р - давление насыщенного пара аммиака при температуре кипения,

Па;

М - относительная молекулярная масса  вещества;

К₄ - коэффициент, учитывающий влияние скорости ветра, рассчитывается по формуле:

К₄= + 0,67 = + 0,67 = 1,

где V - скорость ветра, м/с, V = 1 м/с;

К₆ - определяется по соотношению К₆ = N^0,8=1 при N < Т, Т - продолжительность поражающего действия аммиака, рассчитывается по формуле:

,

где h - толщина слоя, м; r - плотность, т/м³

h=0,1; r=0,681 т/м³

 ч.

а = 4,64; b = 0,012; с = 0,098 по таблице 3.3 [методичка].

 Г₁ = 4,64 × 0,18 ^0,605+ 0,012 × 0,18 + 0,098 = 1,7 км;

Г₂ = 4,64 × 0,28^0,605 + 0,012 × 0,28 + 0,098 = 2,2 км; Г_общ = 2,2+ 0,5× 1,7= 3 км.

Г_п = N × W=5км

За окончательную глубину заражения  выбираем наименьшую величину.

Определим площадь зоны возможного заражения по формуле:

S_B =8,75× 10^-3 × Г² × φ,

где S_B - площадь зоны, км ;

Г - глубина зоны, км;

φ - угловые размеры зоны, град, φ = 180 град.

S_B = 8,75 × 10^-3 × 3² × 180 = 14 км².

Рассчитаем площадь зоны фактического заражения по формуле:

S_ф=КвГ^20,2

где К_в - коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости, для изотермии принимаем К_в = 0,081;

S_ф= 0,081×3² ×1^0,2 = 0,7 км².

Время подхода к рубежу определяется по формуле:

 

где L - расстояние от завода до университета;

W - скорость переноса переднего фронта облака, м/с.

 ч.

Из расчетов видно, что в случае возникновения аварии на молочном заводе г. Новочеркасска, площадь заражения  составит 0,7 км², а передний фронт облака достигнет ЮРГТУ (НПИ) за 18 минут.

Для защиты от паров аммиака используются противогазы с фильтрующими коробками марки «М» - красного цвета и марки «КД» - серого цвета, в зависимости от концентрации. В случае высокой концентрации фильтрующий противогаз не помогает и используется изолирующий противогаз.

4.6.2 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС природного происхождения

Природные, как и остальные опасности  носят стохастический характер, т.е. они могут проявляться, или не проявляться. Поэтому в качестве адекватной оценки риска можно принять  вероятность наступления нежелательного события.

 Наблюдениями Северо-Кавказкого управления по метеорологии установлено, что на территории города Новочеркасска, чаще всего бывают следующие стихийные бедствия:

1. сильный дождь, с наличием осадков за 12 часов и меньше более 120 мм;
2. крупный град, с диаметром градин 12 – 30 мм;
3. сильный снегопад, с наличием осадков за 12 часов и меньше более 300 мм;
4. сильная пыльная буря со скоростью ветра 15 м/с;
5. сильный гололёд, толщина обледенений на стенке 20 мм;
6. сильный ветер с максимальной скоростью 25 м/с;

При угрозе ЧС природного характера  проводят следующие мероприятия:

- оповещение населения об угрозе  возникновения стихийных бедствий, аварий и катастроф;

- организацию наблюдения и разведки;

- приведение в готовность средств  гражданской обороны к ведению СиДНР.

При урагане дополнительные мероприятия:

- прекращение работ на открытой  местности;

- закрытие и укрепление окон, дверей, слуховых и чердачных  отверстий;

- остановка движения авто- и железнодорожного транспорта;

- отключение электроэнергии;

- использование ЗС (убежищ, подземных  переходов, подвалов зданий).

При сильных заносах:

- прекращение работы на открытой  местности;

- укрепление окон и дверей;

- остановка движения авто- и железнодорожного транспорта;

- отключение электроэнергии;

- расчистка дорог, устройство проходов, проездов.

4.6.3 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС военного характера

Гражданская оборона – система мероприятий по защите населения, материальных и культурных ценностей не только от опасностей, возникающих при ведении военных действий или в следствии этих действий, но и при возникновении ЧС природного или техногенного характера. Основным планирующим документом в области ГО является «План гражданской обороны и защиты населения».

Введение ГО на территории РФ или  отдельных местностях начинается с  момента объявления состояния войны, фактического начала военных действий или введение Президентом РФ военного положения на территории РФ или в  отдельных ее областях.

Основными задачами ГО являются:

• обучение населения способам защиты от опасностей военного времени;
• оповещение населения об опасностях военного характера;
• эвакуация населения, материальных и культурных ценностей в безопасные районы;
• предоставление населению убежищ и средств индивидуальной защиты;
• проведение аварийно-спасательных работ в случае возникновения опасностей для населения при ЧС военного времени;
• первоочередное обеспечение населения, пострадавших от ЧС военного времени, медицинским обслуживанием, жильем и другими жизненно важными средствами (мерами);
• восстановление функционирования необходимых в военное время коммунальных служб;
• срочное захоронение трупов в военное время;
• обеспечение постоянной готовности сил и средств ГО.

 

4.6.4 Экономический аспект безопасности при проведении НИР

Был произведен расчет стоимости средств индивидуальной защиты и первичных средств пожаротушения, использованных при дипломном проектировании. Результаты представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2. Стоимость затрат на средства индивидуальной защиты

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проанализирована научно-техническая литература по методам получения фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и представлена классификация различных типов современных ФЭП. Показана высокая перспектива использования ФЭП с промежуточной энергетической подзоной.

2. Описаны физические основы функционирования ФЭП с промежуточной энергетической подзоной на основе гетероструктур с квантовыми точками и предложена модельная эквивалентная электрическая схема такого ФЭП, включающая три иточника тока I_{CV L,} I_{IV L,} I_{CI L}, три диода D_CV, D_IV, D_IC и элементы, учитывающие излучательную рекомбинацию, ударную ионизацию и Оже-рекомбинацию.

3. Проведено моделирование значений  токов на каждом элементе эквивалентной схемы ФЭП с промежуточной подзоной на основе гетероструктуры GaAs/InAs-QD/GaAs. Исходными параметрами служили экспериментальные данные работы [41, 42] по исследованию электролюминесценции, спектральной зависимости внешнего квантового выхода, вольт-амперных характеристик ФЭП типа RM/GaAs(n⁺)/GaAs(n)/10xInAs-QD+δ-Si/GaAs(p⁺)/MG+ARC. Установлено, что плотность тока, генерируемого при переходах «валентная зона-зона проводимости» равна I_{CV L}=2,50·10^-2 А·см^-2, что приблизительно на порядок больше плотностей тока, генерирумых при переходе «валентная зона – промежуточная зона» (I_{IV L}=1,32·10^-3 А·см^-2) и при переходе «промежуточная зона» (I_{CI L}=2,66·10^-3 А·см^-2).