надежность задания к контрольной

откуда
N = 42 / Т	(*)
где Т – допустимое время работы пожарного, ч.

При соблюдении НРБ-76 максимальное планируемое повышенное облучение пожарного допускалось до 25 Р. По формуле (26):

Т = 25 / 1000 = 0,025 ч. Подставляя это значение в формулу (*), получаем:

N = 42 / 0,025 = 1680 чел.

Задача 12. Площадка, где планируется проведение АСР, облучается через окно поврежденного ядерного объекта так, что мощность эффективной дозы гамма-излучения на ней составляет Р (табл.6). Пожарные перекрыли это окно заполненной водой автоцистерной АЦ-40 (130) так, что все излучение проходит через цистерну с водой по еѐ ширине. Вычислить допустимое время работы пожарных при условии, что их облучение планируется до 0,1 Зв, защитными свойствами стенок автоцистерны и других металлических частей автомобиля пренебречь, ширина цистерны с водой (путь прохождения гаммалучей через воду) составляет 1,4 м.

Задача 13. При следовании к месту аварии на ядерном объекте пожарные обнаружили над дорогой радиоактивное облако. По данным разведки мощность эффективной дозы гамма-излучения, создаваемой облаком на уровне земли, составляет 0,2 Зв/час, диаметр облака – 0,3 км. Вычислить дозу облучения, которую получат пожарные, проезжающие под этим облаком, если скорость движения автомобиля составляет 3 км/час · № варианта. Считать, что момент начала и конца облучения выходит на 0,1 км за границу проекции облака на землю, мощность дозы излучения, воздействующей на пожарных, постоянна и равна указанному выше значению, защитными свойствами одежды и автомобиля пренебречь.

Задача 14. Вычислить количество личного состава, требуемого для выполнения АСР на поврежденном ядерном объекте при условии, когда в месте проведения АСР мощность эффективной дозы гамма-излучения составляет 1 Зв/час, всѐ тело человека облучается равномерно, облучение планируется до 200 мЗв, предполагаемый объем работ составляет 12 чел.· ч · № варианта.

Задача 15. Шофер, обслуживающий пожарную машину АЦ-40 (130), при выполнении АСР обнаружил внезапное появление над местом работы радио-

33

активного облака с мощностью эффективной дозы гамма-излучения на уровне земли 0,3 Зв/час. Вычислить, в каком из перечисленных ниже случаев шофѐр получит меньшую дозу облучения, если время существования облака составляет 1 минуту · № варианта:

а) шофѐр укрывается под автоцистерной, толщина слоя воды в цистерне

– 1 м, приведѐнная толщина стальных деталей автомобиля, через которые проходит излучение - 3 см, всѐ время существования облака мощность дозы излучения на земле постоянна;

б) шофѐр покидает опасное место и направляется со средней скоростью 3 м/с (работает в СИЗОД) в сторону убежища, которое находится на расстоянии 200 м. За всѐ время нахождения в пути он облучается средней мощностью эффективной дозы 0,3 Зв/час.

Задача 16. Бронетранспортер планируется оборудовать для ликвидации радиационных аварий. Приведенная толщина стального дна БТР (с учетом других деталей и механизмов под дном) составляет 3 см. Вычислить толщину свинцовых плит, которые необходимо уложить на дно БТР, чтобы при работе на местности в течение 3-х часов личный состав получил бы эффективную дозу, не превышающую (50 + 5 · № варианта) мЗв. Средняя мощность эффективной дозы излучения от земли в направлении дна БТР составляет 1 Зв/час (рис 8).

	Свинцовые
	плиты	?
	Стальное дно	3 см
	БТР
		1 Зв/час

Рис. 8. К задаче 16

Задача 17. При ликвидации последствий аварии на ядерном объекте с выбросом радиоактивных веществ личный состав в количестве N = 1000 человек (возраст 30-59 лет) подвергся внешнему облучению эффективной дозой Д = (50 + 5 · № варианта) мЗв каждый. Внутреннее облучение исключено, так как каждый человек был снабжѐн защитной одеждой и снаряжением. Вычислить: среднее число N1 людей, которые заболеют в результате облучения не-

34

излечимой болезнью и умрут от неѐ в среднем через 15 лет; среднее число N2 людей, которые умрут в течение 15 лет от всех других причин смерти, не связанных с облучением при ликвидации аварии; отношение N1 / N, N2 / N, N1 / N2 в процентах.

Решение. Решаем вариант №30. Д= 50 + 5 · 30 = 200 мЗв = 0,2 Зв.

1.По формуле (31):

N1 = N · Д · 0,056 = 1000 · 0,2 · 0,056 = 11,2 чел.

N1 / N = (11,2/1000) · 100 = 1,12%

2.По формуле (32):

N2 = N · t · 0,0134 = 1000 · 15 · 0,0134 = 201 чел.

N2 / N = (201/1000) · 100 = 20,1%

3.(N1 / N2) · 100 % = (11,2/201) · 100% = 5,6%

Задача 18. На каждые n = 7,3 млн выкуренных сигарет от рака легких умирает 1 чел. (стр.25 книги: Холл Э.Д. Радиация и жизнь: пер. с англ. – М.: Медицина, 1989. – 256 с.). Вычислить продолжительность времени курения 20 сигарет в день чтобы риск смерти человека (не облученного) в результате курения сравнялся с радиационным риском, которому подвергается пожарный (спасатель), облученный при ликвидации радиационной аварии допустимой в соответствии с Нормами [6] эффективной дозой Д = (50 + 5 · № варианта) мЗв.

Решение. Решаем вариант №30. Пожарный (спасатель) подвергается обучению дозой Д = 50 + 5 · 30 = 200 мЗв. Воспользуемся решением задачи 17. Из N = 1000 человек, облученных максимально допустимой дозой, N1 = 11,2 чел. заболеют и умрут в среднем через 15 лет. Для того, чтобы в результате курения заболело и умерло N1 = 11,2 чел. необлученных необходимо выкурить nc сигарет:

nc = n · N1 = 7,3 млн · 11,2 = 81760000 сигарет.

Количество курильщиков Nк принимаем равным числу N облученных пожарных (спасателей). На каждого из Nк = 1000 чел. курильщиков приходится n1 сигарет:

n1 = nc / Nк = 81760000 / 1000 = 81760 сигарет.

Если курильщик выкуривает n2 = 20 сигарет в день, то n1 = 81760 сигарет он выкуривает за t дней:

t = n1 / n2 = 81760 / 20 = 4088 дней = 11,2 года.

35

Задача 19. Конструкция противорадиационного укрытия представлена на рис.9. Защитный материал представляет собой гравий (плотность 1,8 г/см3), уложенный на железобетонную плиту (плотность 2,2 г/см3) толщиной 30 см. Слой гравия имеет толщину h = 100 см + 3 см · № варианта. В результате радиационной аварии произошло радиоактивное загрязнение местности. Мощность эффективной дозы излучения на местности в окрестности укрытия составляет Р = (1000 + 10 · № варианта) мЗв/час. Люди находятся в укрытии в течение 24 часов и далее эвакуируются на автобусах за пределы зоны радиационной аварии со средней скоростью 80 км/час. Расстояние, проходимое автобусами через зону радиационной аварии, составляет 30 км, средняя мощность эффективной дозы за время в пути составляет Р/4. Вычислить:

1. Дозу внешнего облучения, которую получат люди, находясь в течение 24-х часов в укрытии;

2. Дозу внешнего облучения, которую получат люди в пути при эвакуации (защитными свойствами автобусов пренебречь);

3. Время нахождения в укрытии, в течение которого люди получили бы такую же дозу внешнего облучения как при эвакуации на автобусах;

4. Сделать заключение о целесообразности эвакуации людей с учетом того, что период полураспада выпавшего на местность радионуклида составляет 30 лет.

Задача решается по вариантам. Номер варианта соответствует порядковому номеру, под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном журнале.

	P
	Гравий		h
	плотность 1,8	г/см3
	Железобетон		30 см
	плотность 2,2	3
		г/см
	Рис. 9. К задаче 19.

36

Расчет вероятности возникновения пожаров (Прогнозирование пожаров)

Задача 20. Вычислить вероятность возникновения пожаров типа Nж0+, Nж1+, Nж5+ (см. табл.1) в здании гостиницы с номинальной численностью проживающих N = (500 + 10 · Nв варианта) человек за время t = 1 год.

Решение. Решаем вариант Nв = 1. N = 500 + 10 · 1 = 510 чел.

Частота возникновения пожара в течение года в гостиницах составляет λ = 3,255 · 10-4 на одно место (приложение 6). Вероятность возникновения пожара типа Nж0+ вычислим по формуле (33):

Для вычисления вероятностей возникновения пожаров типа Nж1+ и Nж5+ значение λ необходимо брать из табл. 1, т. к. значение λ в приложении 6 учитывает все типы пожаров, как с жертвами, так и без жертв. По формуле (33) вычислим ве-

роятность возникновения пожара типа Nж1+, подставляя в нее значение

λ = 77 · 10-6:

По формуле (34) вычислим вероятность возникновения пожара типа Nж5+, подставляя в нее значение λ = 0,2 · 10-6:

.

Как интерпретировать полученные вероятности? Первый способ.

При Р(Nж) << 1 полученные вероятности необходимо округлить до пер- вой-второй значащей цифры и представить в виде дробей:

Р(Nж0+) = 15/100;

Р(Nж1+) = 4/100;

Р(Nж5+) = 1/10000.

Числитель этой дроби показывает среднее число объектов, на которых за время t возникнет пожар определенного типа, а знаменатель – общее число наблюдаемых объектов. Например, если наблюдать в течение года 100 гостиниц, аналогичных указанной в условии задачи, то в среднем в 15 из них произойдут пожары типа Nж0+ и в 4-х – пожары типа Nж1+ .

Второй способ.

При Р(Nж) << 1 представляем, что объект эксплуатируется неограниченно долго. Тогда среднее время Тс между пожарами на объекте будет равно:

37

Тс = t / Р(Nж)

Например, для указанной в задаче гостиницы:

пожар типа Nж0+ будет возникать в среднем один раз в

Тс = 1 / 0,152958 = 6,5 лет;

пожар типа Nж1+ будет возникать в среднем один раз в

Тс = 1 / 0,038509 = 30 лет;

пожар типа Nж5+ будет возникать в среднем один раз в

Тс = 1 / 0,000102 = 9804 года.

Вычисление экономического эквивалента человеческой жизни

Задача 21. Обосновать расходы на обеспечение пожарной безопасности детского сада на N = 50 детей в г. Рязани. Средний возраст детей t = 4 года.

Решение.

1. По статистическим данным за 2010 г. в Рязанской области Дс2 =

132000 руб, Ру = 0,0203. По формуле (35):

Э(Тж) = 132000 / 0,0203 = 6,502 млн руб.

2.Экономический эквивалент Эо жизни новорожденного, с учетом того, что Тж = 38,5 лет, по формуле (36):

3.Экономический эквивалент жизни среднестатистического человека в возрасте tж = 4 года, по формуле (37):

4.По формуле (33) вероятность Р(Nж0+) возникновения пожара в детском саду за t = 1 год:

P() = 1 -

где 9,72 · 10-5 – частота возникновения пожара в течение года в расчете на одного ребенка (приложение 6).

38

5.Эта вероятность включает вероятность возникновения любого пожара, как с гибелью, так и без гибели людей. Не каждый пожар сопровождается гибелью людей. По статистическим данным за 2010 г. в Российской Федерации только 6 % пожаров сопровождалось гибелью людей (в большинстве случаев - одного человека). Тогда вероятность Рг гибели людей в детском саду за 1 год:

Рг = 0,000485 · 0,06 = 0,000029.

6.Экономический эквивалент ущерба Эуг в результате гибели людей при пожаре в детском саду за 1 год:

Эуг = Рг · Э (tж) = 0,000029 · 14,35 млн руб = 416 руб

7.Экономический ущерб Эут в результате травмирования людей при пожаре составляет примерно 50 % от Эуг (на каждого погибшего при пожаре приходится в среднем один травмированный):

Эут = 0,5 · Эуг = 0,5 · 416 = 208 руб.

8.Материальный ущерб Уп при пожаре составляет всего около 1% от

Эуг:

Уп = 0,01 · Эуг = 0,01 · 416 = 4 руб.

9.Суммарный ущерб Ус при пожаре с учетом гибели, травмирования и материального ущерба:

Ус = Эуг + Эут + Уп = 416 + 208 + 4 = 628 руб/год.

10. Это и есть расходы, которые следует выделять дополнительно к тем расходам, которые несут владельцы детского сада на обеспечение его пожарной безопасности и государство, содержащее государственную противопожарную службу. Незначительность этой суммы объясняется тем, что риск гибели Рг1 отдельно взятого человека в этом детском саду соответствует требованию Технического регламента [1]. В п.5 вычислена вероятность гибели людей Рг = 0,000029, которая является суммой вероятности гибели всех 50 чел. Тогда риск гибели Рг1 одного человека за 1 год (индивидуальный пожарный риск):

Рг1 = Рг / 50 = 0,000029 / 50 = 0,5 · 10-6,

а должен быть не более 1 · 10-6.

39

Задача 22. Обосновать расходы на обеспечение пожарной безопасности дома отдыха на Nк = (200 + 5 · № варианта) койко-мест в Московской области. Средний возраст отдыхающих tж = 45 лет.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Основные понятия, термины и определения, регламентируемые ГОСТ Р 53480-2009. «Надежность в технике. Термины и определения». (Представлены 102 из 212 терминов и

определений).

	№	Основное понятие, термин	Определение
	п/п
	1	Изделие	Любая функциональная единица, которую можно
			рассматривать в отдельности.
			Примечания
			1 Примерами изделий могут быть система, подси-
			стема, оборудование, устройство, аппаратура, узел,
			деталь, элемент.
			2 Изделие может состоять из технических средств,
			программного обеспечения или их сочетания и мо-
			жет также в частных случаях включать людей.
			3 Группу изделий можно рассматривать как само-
			стоятельное изделие.
	2	Составная часть	Рассматриваемая часть изделия.
			Примечание – Составную часть можно рассматри-
			вать как самостоятельное изделие.
	3	Восстанавливаемое изделие	Изделие, которое при данных условиях после отказа
			может быть возвращено в состояние, в котором оно
			может выполнять требуемую функцию.
			Примечания
			1 "Данные условия" могут включать климатические,
			технические или экономические обстоятельства.
			2 Изделие, которое является восстанавливаемым
			при одних данных условиях, может быть невосста-
			навливаемым при других условиях.
	4	Невосстанавливаемое изде-	Изделие, которое при данных условиях после отказа
		лие	не может быть возвращено в состояние, в котором
			оно способно выполнить требуемую функцию.
			Примечания
			1 "Данные условия" могут включать климатические,
			технические или экономические обстоятельства.
			2 Изделие, которое является невосстанавливаемым
			при одних данных условиях, может быть восстанав-

40

		ливаемым при других условиях.
5	Требуемая функция	Функция или сочетание функций, которые рассмат-
		ривают как необходимые для оказания услуги.
		Примечание - Требуемая функция может быть уста-
		новлена, предполагаться или быть обязательной.
6	Соответствие	Выполнение требования.
		[ГОСТ Р ИСО 9000-2008, статья 3.6.1]
7	Дефект	Невыполнение требования, связанного с предпола-
		гаемым или установленным использованием.
		Примечания
		1 Различие между понятиями "дефект" и "несоот-
		ветствие" является важным, так как имеет подтекст
		юридического характера, особенно связанный с во-
		просами ответственности за качество продукции.
		Следовательно, термин "дефект" следует использо-
		вать чрезвычайно осторожно.
		2 Использование, предполагаемое потребителем,
		может зависеть от характера информации, такой
		как инструкции по использованию и техническому
		обслуживанию, предоставляемые поставщиком.
		[ГОСТ Р ИСО 9000-2008, статья 3.6.3]
8	Надежность	Свойство готовности и влияющие на него свойства
		безотказности и ремонтопригодности, и поддержка
		технического обслуживания.
		Примечание - Данный термин используют только
		для общего неколичественного описания надежно-
		сти.
9	Готовность	Способность изделия выполнить требуемую функ-
		цию при данных условиях в предположении, что
		необходимые внешние ресурсы обеспечены.
		Примечания
		1 Эта способность зависит от сочетания свойств
		безотказности, ремонтопригодности и поддержки
		технического обслуживания.
		2 «Данные условия» могут включать климатиче-
		ские, технические или экономические обстоятель-
		ства.
		3 Необходимые внешние ресурсы, кроме ресурсов
		технического обслуживания, не влияют на свойство
		готовности.
10	Безотказность	Способность изделия выполнить требуемую функ-
		цию в заданном интервале времени при данных
		условиях.
		Примечания

41

		1 "Данные условия" могут включать климатические,
		технические или экономические обстоятельства.
		2 Обычно предполагают, что в начале интервала
		времени изделие в состоянии выполнить требуемую
		функцию.
11	Ремонтопригодность	Способность изделия при данных условиях исполь-
		зования и технического обслуживания к поддержа-
		нию или восстановлению состояния, в котором оно
		может выполнить требуемую функцию.
		Примечание - «Данные условия» могут включать
		климатические, технические или экономические об-
		стоятельства.
12	Долговечность	Способность изделия выполнять требуемую функ-
		цию до достижения предельного состояния при
		данных условиях использования и технического об-
		служивания.
		Примечание - "Данные условия" могут включать
		климатические, технические или экономические об-
		стоятельства.
13	Сохраняемость	Способность изделия выполнять требуемую функ-
		цию в течение и после хранения и (или) транспор-
		тирования.
14	Работоспособное состояние	Состояние изделия, при котором оно способно вы-
		полнить требуемую функцию при условии, что
		предоставлены необходимые внешние ресурсы.
		Примечание - Изделие в одно и то же время может
		находиться в работоспособном состоянии для неко-
		торых функций и в неработоспособном состоянии
		для других функций.
15	Наработка	Интервал времени, в течение которого изделие
		находится в состоянии функционирования.
		Примечание - Наработка может быть непрерывной
		величиной (продолжительность работы в часах, ки-
		лометраж пробега и т.п.) и дискретной величиной
		(число циклов, срабатываний, запусков и т.п.).
16	Требуемое время	Интервал времени, в течение которого потребитель
		требует, чтобы изделие находилось в работоспособ-
		ном состоянии.
17	Состояние готовности	Состояние не функционирования изделия в требуе-
		мое время.
18	Время готовности	Интервал времени, в течение которого изделие
		находится в состоянии готовности.
19	Дежурное состояние	Состояние изделия быть способным выполнить тре-
		буемую функцию по запросу.

42