Программный комплекс "Тепловой взрыв" (стр. 15 )

Природа устроена очень интересно: одно и то же вещество в разных условиях может быть и благом, и сущим злом. Казалось бы, аммиачная селитра — простое и абсолютно безопасное удобрение, которое фермеры сыплют в землю миллионами тонн. Но в тоже время тепловой взрыв селитры может и беспощадно убивать, пожиная обильные урожаи человеческих жизней. Примеры этого в табл. 2.1. Именно это произошло в 1947 году в американском порту Техас-Сити, уничтоженном взрывом самой обычной и безобидной селитры. Жертв свыше 1500 человек (из них 581 человек непосредственно при взрыве).

В сентябре 2001 г. произошел аварийный взрыв 300 т нитрата аммония в Тулузе (Франция). Погибло 30 и было ранено 2500 человек, разрушено полностью или частично 27000 домов, ущерб – 2.5 млрд. евро. Возможная причина аварии – тепловой взрыв нитрата аммония, инициированный каталитическим разложением этого продукта.

В мае 2013г. произошла авария теплового взрыва нитрата аммония с тяжелыми последствиями в Техасе (США). 60-70 человек погибли, сотни пострадали, разрушена часть города.

В США в период с 1960 по 1980 г. зарегистрировано 167 крупных аварий, вызванных тепловым взрывом. В них погибло 108 чел., страховой ущерб составил $2-3 млрд. Многочисленные тяжелые аварии, причиной которых послужил тепловой взрыв, произошли в Японии, Южной Корее, на Тайване, в других странах.

Крупнейшей техногенной катастрофой в СССР и одной из крупнейших радиационных катастроф в истории человечества является Кыштымская катастрофа (сентябрь 1957 г.). Этот взрыв был химическим, но его последствия едва ли меньшие, чем ядерный взрыв. Причина катастрофы - - нарушение нормальной работы системы охлаждения вследствие коррозии и отказ средств контроля температуры в одной из ёмкостей хранилища радиоактивных отходов, вызвавшие саморазогрев и тепловой взрыв хранившихся там 70-80 тонн высокоактивных отходов химической реакции между нитратно-ацетатными соединениями плутония. Мощность произошедшего взрыва оценивается в 70— 100 т тротила. В воздух было выброшено около 20 миллионов кюри радиоактивных веществ. Территория, подвергшаяся радиоактивному загрязнению в результате взрыва, составила почти 23 тысяч кв. км, на ней проживало около 270 тысяч человек в 217 населённых пунктах. Были эвакуированы 23 населенных пункта, имущество, урожай на больших территориях, скот и дома были уничтожены. Большие площади перепаханы и изъяты из сельхозоборота. До сих пор неизвестно точное число людей, получивших высокие дозы облучения, однако ряд источников указывает на то, что около 9 – 10 тысяч человек получили опасные дозы, а 200 человек скончались от лучевой болезни. Здесь до сих пор сохраняется высокий уровень радиоактивности, по существующим нормам все ещё очень опасный для человека.

Катастрофа Севезо (Италия, 1974) - другой пример экологической катастрофы, вызванной тепловым взрывом. Здесь в результате теплового взрыва химического реактора произошел аварийный выброс большого количества высокотоксичных веществ, содержащих диоксины. Сотни людей получили токсическое поражение, произошла массовая гибель животных. Население загрязненных территорий было эвакуировано, деревья и урожай уничтожены. Причина катастрофы – недостаточная изученность химизма реакции, отсутствие своевременной идентификации реакционной опасности, нарушения технологического режима производственного процесса.

До сих пор самой тяжелой химической катастрофой в истории человечества признана катастрофа в Бхопале (Индия, 1984) в результате которой погибло около 20 тысяч человек (3787 смертей в день аварии, 8000 в течение двух недель и 8000 в последующие годы) и токсически поражены более 500 тысяч человек (558125 человек получили хронические заболевания). Считается, что за все четыре года Первой мировой войны от применения химического оружия пострадало около 1,3 миллионов человек. А в Бхопале всего за час отравления получили свыше полумиллиона человек, из них свыше 200 тыс. — дети. Современная техногенная катастрофа оказалась страшнее химической войны. Поэтому не зря Бхопальскую катастрофу назвали Хиросимой химической промышленности. Причина катастрофы – тепловой взрыв емкости с метилизоцианатом в результате аварийного взаимодействия этого продукта с водой.

В результате аварии на космодроме Плесецк (Россия, 1980), вызванной тепловым взрывом перекиси водорода, погибло 48 и было ранено 43 человека.

Пример другой широко известной национальной катастрофы, вызванной тепловым взрывом перекиси водорода в торпеде, инициированным внешним пожаром - гибель лидера российского подводного флота - атомохода "Курск". Погибло 123 чел., разрушена самая современная отечественная атомная подводная лодка, масштаб ущерба – миллиарды долларов США

В сентябре 2006 г. произошла крупная техногенная авария, близкая по последствиям к катастрофе, под Москвой в Красногорске (гибель людей, серьезные последствия для населения трех городов и т. д.). Хотя причина аварии официально не сообщается, но по ряду внешних признаков (присутствие "легкодетонирующих" сбросов ацетона, способного к образованию взрывчатых перекисей, характеру возникновения и развития взрыва и т. д.) возможной причиной произошедшего являются химические процессы, способные вызвать тепловой взрыв.

Весьма вероятно, что тепловой взрыв – причина ряда аварий, с последствиями, близкими к катастрофическим, произошедшими за последние годы в местах хранения боеприпасов, снятых с вооружения. Проблема безопасности боеприпасов, снятых с вооружения проблема, имеет в настоящее время в России национальное значение, учитывая огромное количество таких боеприпасов. По данным Минобороны России в местах хранения находится около 2.4 млн т боеприпасов, лимит их страховой ответственности – 10 млрд. руб., при взрыве на любой из примерно 2500 существующих площадок хранения боеприпасов может пострадать до 75 чел.

Совсем недавно, 12 августа 2015 года, в Китае (Tianjin) произошел взрыв на складе хранения опасных химических веществ при котором погибло около ста и было ранено несколько сот человек. По расчетам, произошедший взрыв имел тротиловый эквивалент около 21 тонны тротила. Причины взрыва - аварийные химические реакции.

Фундаментальное значение имеют результаты исследования аварий, вызванных опасными химическими реакциями, произошедших в химической промышленности США, проведенное Советом по химической безопасности при конгрессе США [71]. Предметом анализа были 167 крупных аварий, вызванных неконтролируемыми химическими реакциями, произошедшими в течении 20 лет (1980–2000 г.). 48 из них имели своими последствиями гибель людей (108 человек). Свыше 50% аварий произошли с химическими веществами, которые не включены в перечень опасных веществ согласно законодательству США. Примерно 60% аварий произошли с веществами, относящимися к реакционно неопасным согласно классификации NFPA. Среди причин аварий основное значение имеет недостаточная идентификация опасностей теплового взрыва и плохая изученность химии процесса. Обращено особое внимание на недостатки законодательно – нормативной базы США обеспечения термической безопасности и, в частности, на необходимость учета при идентификации опасности теплового взрыва не только химических свойств веществ, но и условий процесса.

Произошедшие катастрофы и аварии, связанные с тепловым взрывом, вызвали за рубежом существенное ужесточение законодательных требований в области обеспечения химической безопасности вообще и опасности теплового взрыва в частности. Требование обязательного обеспечения безопасности промышленных объектов и окружающей природы от реакционных опасностей химических веществ присутствует в нормативных документах по химической безопасности, действующих во многих промышленно развитых странах (в США стандарты OSHA группы 1910 и правила ЕРА [72-74], в Европейском сообществе - директива SEVESO [75] и т. д.). Подробно вопрос состояния зарубежного законодательства в области управления реакционной безопасностью рассмотрен в [76].

Произошедшие катастрофы, возросшие требования законодательства в области промышленной безопасности и охраны окружающей среды, введение обязательного страхования промышленных рисков резко активизировали за рубежом научные исследования по проблеме термической безопасности.

В США научную координацию исследований в области термической безопасности осуществляют Центр безопасности химических процессов (CCPS) при Американском обществе инженеров-химиков и созданный после катастрофы в Бхопале Институт по проектированию аварийных систем сброса (DIERS), объединивший в этой области деятельность более 200 промышленных и научных фирм из США и других стран. Отделение DIERS также создано и действует в Европе. Активно финансирует работы в области химической безопасности правительство EC (например, European Community Project BET2-0572).

За последние годы CCPS выпущено более 50 фундаментальных руководств по различным аспектам химической безопасности, принятых в качестве рекомендательных в США и других странах. Среди них есть несколько специально посвященных проблеме реакционных опасностей и тепловому взрыву [52, 77-80 и т. д.]

Велик поток научных публикаций по проблемам реакционных опасностей и теплового взрыва. По этой проблеме издается ряд специализированных журналов, систематически проводятся международные научные симпозиумы и конференции.

Промышленность за рубежом активно участвует в научных исследованиях в области проблемы реакционных опасностей и предотвращения теплового взрыва. Практически все зарубежные центры безопасности и крупные промышленные химические фирмы имеют хорошо оснащенные лаборатории, осуществляющие исследования в этой области. Имеется ряд специализированных инженерно-консалтинговых фирм, выполняющих заказные исследования по этой проблеме (например, FAI и ADL в США). За рубежом разработаны и выпускаются разнообразные приборы для проведения исследований в области термической безопасности. По оценкам, мировой парк приборов для этих работ включает в себя более 1000 приборов (цена каждого $100-200 тыс.).

Проблема реакционных опасностей и теплового взрыва постоянно находится в сфере особо внимания федеральных органов и общественности США, в частности, Совета по химической безопасности при Конгрессе США [81]. Проблема обсуждалась на ряде общественных слушаний и круглых столах с участием правительственных органов, профсоюзов, предпринимателей. Основные результаты слушаний: