Лекции: курс лекций по "Экология и утилизация РДТТ"

ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................................................... 10

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................................. 13

Часть I. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ.................................................................................... 15

1. КОНЦЕПЦИЯ ЛИКВИДАЦИИ МБР............................................................................................................. 15
   1. Актуальность проблемы промышленной ликвидации и утилизации ТТ МБР.

Цели и задачи ликвидации РДТТ МБР.................................................................................................. 15

1. Обзор нормативно-правового обеспечения программы утилизации........................................................... 25

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИКВИДИРУЕМЫХ РДТТ

И ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В НИХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.............................................. 27

1. Номенклатура и основные типы ликвидируемых РДТТ.............................................................................. 27
2. Основные агрегаты и компоновочные схемы ликвидируемых РДТТ......................................................... 28
   1. Характеристика основных видов топлив и конструкционных материалов
3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОМПЛЕКСНОЙ БАЗЕ

И ОБЪЕКТАМ ЛИКВИДАЦИИ/УТИЛИЗАЦИИ РДТТ МБР...................................................................... 35

1. Технические требования к комплексной базе ликвидации.......................................................................... 35
2. Требования к объектам, зданиям и сооружениям базы ликвидации........................................................... 41
   1. Требования обеспечения безопасности при обращении с РДТТ................................................................. 44
      1. Обеспечение пожаро- и взрывобезопасности........................................................................................ 45
         1. Требования к температурному режиму, влажности и предотвращению
      2. Обеспечение радиационной безопасности............................................................................................ 48
      3. Требования к экологической безопасности .......................................................................................... 49
      4. Требования к оборудованию и методам для дефектоскопии....................................................................... 51
      5. Требования к применяемому оборудованию и техническим средствам..................................................... 52
   2. Классификация способов ликвидации зарядов СРТТ................................................................................... 55
   3. Характеристика способов ликвидации зарядов и СРТТ............................................................................... 58
      1. Подрыв зарядов СРТТ............................................................................................................................. 59
         1. Сжигание и пиролиз твердого топлива ................................................................................................. 61
         2. Сверхкритическое водное окисление..................................................................................................... 64
         3. Щелочной гидролиз................................................................................................................................ 66
            1. Механическое разрушение зарядов........................................................................................................ 67
               1. Гидрорезка............................................................................................................................................... 67

4

• 4.3. Анализ промышленных технологий утилизации зарядов РДТТ................................................................. 72
  1. Технология подрыва зарядов................................................................................................................. 73
  2. Технологии сжигания зарядов СТРТ..................................................................................................... 76
     • 4.3.3. Технологии гидромеханического разрушения зарядов СРТТ............................................................. 91
  3. 
     
     1. Конструкция и анализ работы гидрокавитирующих сопловых устройств
  4. 4.4.2. Механизм разрушения зарядов СРТТ и ВВ........................................................................................ 121
     1. Параметры процесса гидрокавитационного размыва зарядов СРТТ и ВВ 126
     2. Установки для вымывания зарядов СРТТ........................................................................................... 132

КОНСТРУКЦИЙ РДТТ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ............................................................................................................................................. 139

1. Методы утилизации композиционных материалов.................................................................................... 139
   • 5.1.1. Захоронение .......................................................................................................................................... 140
     1. Исследование влияния технологии складирования элементов
   • 5.1.3. Взрывное разрушение........................................................................................................................... 146
   • 5.1.4. Механическое разрушение................................................................................................................... 147
   • 5.1.5. Термические методы ............................................................................................................................ 148
2. Технологические и экологические параметры утилизации

композиционных материалов методом низкотемпературного пиролиза.......................................... 150

• 5.2.1. Исследование процесса карбонизации................................................................................................ 150
• 5.2.2. Физико-химические параметры пиролиза ОП и УП........................................................................... 152
  1. Исследование состава газов при деструкции композиционных материалов 159
     1. Исследование физико-механических свойств карбонизованных композиционных пластиков.................................................................................................................................... 161
        1. Описание основных технологических процессов при пиролизе
     2. Исследование влияния асбеста, содержащегося в карбонизате
     3. Разработка технологии производства активного угля с отделением асбеста ТЗП 176
        • 5.3.3. Безопасная эксплуатация производства.............................................................................................. 179
     4. Оценка возможности применения методологии анализа жизненного цикла для разработки мероприятий по снижению эмиссий загрязняющих веществ и образования опасных неутилизируемых отходов при промышленной утилизации РДТТ..... 181
     5. Решение проблемы замены асбеста во внутреннем ТЗП .................................................................. 183
        1. Исследование процессов карбонизации и последующей парогазовой активации модифицированного материала ТЗП с органическим наполнителем..................................... 191
        2. 5.4.4. Физико-химические исследования ТЗП с арамидным наполнителем............................................... 191

5

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛИКВИДАЦИИ/УТИЛИЗАЦИИ МАЛОГАБАРИТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ..................................... 197
   1. Характеристика малогабаритных РДТТ...................................................................................................... 197
   2. Методы утилизации МРДТТ......................................................................................................................... 202
      1. Утилизация зарядов МРДТТ по прямому назначению....................................................................... 204
         1. Утилизация зарядов МРДТТ методом сжигания................................................................................ 205
   3. Конструктивно-технологические решения утилизации МРДТТ

с сухой системой очистки..................................................................................................................... 223

1. Экспериментальное исследование эффективности сухой очистки ПС

при утилизации заряда МРДТТ............................................................................................................ 228

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБРАЩЕНИИ С ОТХОДАМИ, ОБРАЗУЮЩИМИСЯ ПРИ ЗАВЕРШЕНИИ ЖИЗНЕННОГО

ЦИКЛА РДТТ................................................................................................................................................ 231

1. Обоснование системы управления потоками отходов................................................................................ 232
   1. Характеристика состава и оценка опасности отходов от основных технологических этапов утилизации РДТТ....................................................................................................................... 233
   2. Варианты снижения объемов отходов, направляемых на захоронение ........................................... 238
   3. Аспекты утилизации и переработки металлических составных частей МБР........................................... 240
      1. Анализ существующих методов разделки металлических конструкций МБР 242
         1. Утилизация и переработка алюминиевых сплавов ............................................................................ 248
         2. Утилизация и переработка титановых сплавов................................................................................... 259
2. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ ПРИ ОБРАЩЕНИИ С РДТТ МБР................................................................................................................ 273
   1. Актуальность проблемы оценки и управления экологическими рисками

на завершающем этапе жизненного цикла РДТТ МБР....................................................................... 273

1. Методологические подходы к оценке и управлению экологическим риском ......................................... 278
   1. Основные положения теории экологического риска.......................................................................... 278
      1. Основные положения теории рисков опасных производств
   2. Анализ риска и методы его оценки...................................................................................................... 286
2. Анализ риска возникновения ЧС при обращении с ликвидируемыми РДТТ МБР 296
3. Анализ риска здоровью населения............................................................................................................... 302
   1. Процедура оценки риска здоровью ..................................................................................................... 302
   2. Параметры воздействия на здоровье при сжигании зарядов РДТТ................................................... 312
      1. Оценки вероятности риска здоровью населения
4. Предложения к методическим рекомендациям по комплексной оценке медико-экологических последствий ликвидации зарядов РДТТ методом

сжигания................................................................................................................................................ 318

6

1. ОПЫТ И РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА АВАРИЙНОГО РИСКА

И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ РДТТ

МБР НА БАЗОВЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ИХ ЛИКВИДАЦИИ................................................................ 323

• 9.1. Идентификация опасностей транспортировки............................................................................................ 324
  • 9.1.1. Оценка факторов опасности, связанных с транспортировкой изделий............................................ 326
  • 9.1.2. Анализ условий транспортировки РДТТ МБР к местам их ликвидации.......................................... 330
    1. Анализ аварий и результатов нештатных ситуаций, произошедших
• 
  
  1. Оценка вероятности реализации аварийного события
• 9.3. Оценка масштабов последствий от действия поражающих факторов ..................................................... 344
  • 9.3.1. Химическое поражение токсичными продуктами сгорания СТРТ................................................... 346
    1. Поражение осколочным полем от разрыва корпусов РДТТ и ТПК.................................................. 350
    2. Поражение осколочным полем фрагментов топлива......................................................................... 350
    3. Определение зон поражения фрагментами оболочек зарядов СРТТ................................................ 354
    4. Определение зон поражения от воздействия воздушной ударной волны......................................... 360
    5. Поражение от длительного теплового излучения в случае пожара
• 
  
  1. Территориальное распределение рисков транспортировки РДТТ МБР.................................................... 378
     1. Методология зонирования территории по степени риска.................................................................. 378
     2. Анализ маршрута транспортировки РДТТ МБР................................................................................. 381
     3. Оценка распределения населения на прилегающей территории....................................................... 384
     4. Оценка территориального распределения рисков.............................................................................. 385
  2. Разработка методических и организационных основ управления рисками транспортировки РДТТ МБР............................................................................................................................................... 389
     1. Принципы разработки мероприятий по снижению риска.................................................................. 389
     2. Организационные защитные мероприятия.......................................................................................... 392
     3. Технические защитные мероприятия.................................................................................................. 395

И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ДЛЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЛИКВИДАЦИИ/ УТИЛИЗАЦИИ РДТТ МБР............................................................................................. 399

1. Идентификация опасности при ликвидации/утилизации РДТТ МБР....................................................... 399
   1. Ликвидация элементов РДТТ МБР вне базовых промышленных объектов 401
   2. Ликвидация элементов ТТ МБР на базовых промышленных объектах 408
      1. Оценка аварийного риска при ликвидации зарядов СРТТ

методом сжигания................................................................................................ 411

1. Оценка масштабов последствий действия поражающих

факторов................................................................................................................ 414

1. Оценка риска при утилизации корпусов и внекорпусных элементов изделий из композитных материалов..................................................................................... 419
2. Обоснование выбора корректирующих мероприятий по снижению уровня опасности на основе FME-анализа важных экологических аспектов....................................................................... 436
3. РАССЕИВАНИЕ В АТМОСФЕРЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ЗАРЯДОВ СТРТ ПРИ ОГНЕВЫХ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ И ОТЖИГЕ РДТТ

НА ОТКРЫТЫХ СТЕНДАХ........................................................................................................................ 444

1. Состояние проблемы....................................................................................................................................... 444

7

1. Методика расчета параметров образования, подъема и рассеивания облака ПС

при утилизации РДТТ на открытом стенде ФГУП «НИИПМ» ...................................................... 448

1. Область применения методики.......................................................................................................... 448
2. Исходные данные для расчетов......................................................................................................... 449
3. Математические модели формирования, подъема и рассеивания облаков продуктов сгорания, образующихся при испытаниях РДТТ на открытом стенде........... 450
4. Математические модели оценки метеорологических параметров, используемых в расчетах рассеивания............................................................................................................ 462
5. Описание погодных условий, способствующих накоплению загрязняющих веществ в атмосфере и ухудшающих рассеивание

облака ПС............................................................................................................................... 465

1. Трехстадийная методика расчета параметров формирования, подъема

и рассеяния облака ПС....................................................................................................................... 469

1. Модель распространения газового потока при испытаниях ракетного двигателя.......... 473
2. Математическая постановка задачи.................................................................................................. 476
3. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОРГАНИЗАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

СОПРОВОЖДЕНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОГРАММЫ ЛИКВИДАЦИИ

ЭЛЕМЕНТОВ РДТТ...................................................................................................................................... 500

1. Обоснование системы экологического сопровождения

ликвидации/утилизации РДТТ, выводимых из эксплуатации......................................................... 500

1. Экологический контроль.............................................................................................................................. 503
   1. Организация системы производственного экологического контроля...................... 506
2. Экологический мониторинг.......................................................................................................................... 510
   1. Разработка рабочего документа о проведении ПЭМ....................................................................... 513
3. Опыт организации и реализации экологического мониторинга на примере

работы группы базовых предприятий г. Перми............................................................................... 520

1. Характеристика географического положения, климатических особенностей и инженерно-геологических условий территории ................................................................ 521
2. Характеристика антропогенной нагрузки и исходного уровня загрязнения объектов окружающей среды по фондовым данным и результатам экологического контроля...... 526
3. Обоснование сети наблюдений и параметров комплексного фонового мониторинга для оценки экологических последствий при завершении жизненного цикла РДТТ....................................................................................................... 543
4. Оценка экологической обстановки территории по результатам исследований 2004-2006 гг............................................................................................................................................. 547
5. Характеристика текущих изменений экологической обстановки ............................................................. 550
   1. Результаты исследования атмосферного воздуха ........................................................................... 550
   2. Результаты исследования снегового покрова................................................................................... 555
   3. Результаты исследования почвенного покрова................................................................................ 558
   4. Результаты исследований непроточных водоемов .......................................................................... 561
   5. Характеристика состояния растительного покрова на площадках лесоэкологического мониоторинга......................................................................................................................... 565
6. Формирование банка данных системы экологического мониторинга...................................................... 569

8

1. ОПЫТ РЕШЕНИЯ СОЦИАЛЬНЫХ ВОПРОСОВ РЕАЛИЗАЦИИ

ПРОГРАММ ПО ЛИКВИДАЦИИ/УТИЛИЗАЦИИ РДТТ В Г. ПЕРМИ................................................... 574

1. Нормативно-правовые аспекты информационного сопровождения.......................................................... 574
2. Социальные и информационные проблемы обеспечения безопасности................................................... 582
3. Выгоды и риски от проведения общественного участия............................................................................ 584
4. Подходы к формированию концепции информационного сопровождения.............................................. 585
   1. Общие положения............................................................................................................................... 586
   2. Принципы разработки концепции .................................................................................................... 588
   3. Этапы реализации концепции информационного обеспечения...................................................... 588
   4. Анализ исходной ситуации ............................................................................................................... 590
5. Анализ результатов социологических опросов в районе размещения комплекса

по утилизации РДТТ........................................................................................................................... 590

1. Анализ информированности общественности через средства массовой информации...... 596
2. Обоснование мероприятий, направленных на формирование экологического имиджа предприятий............................................................................................................................. 598
   1. Выбор целевых групп......................................................................................................................... 599
   2. Выбор каналов коммуникации.......................................................................................................... 601
   3. Организация обратной связи и мониторинг эффективности........................................................... 603
3. Организация взаимодействия с общественными организациями.............................................................. 604

Список литературы........................................................................................................................................ 607

9

ВВЕДЕНИЕ

Утилизация/ликвидация твердотопливных стратегических ракетных ком­плексов межконтинентальных баллистических ракет (МБР) проводится в России с 90-х годов прошлого века в соответствии с соглашениями об ограничении страте­гических наступательных вооружений СНВ-1, СНВ-2 и связана с решением ряда экономических, технических, экологических и политических проблем.

Подлежащие ликвидации МБР исчисляются сотнями единиц, поэтому мас­штаб деятельности, направленной на уничтожение средств вооружений, требует создания промышленных объектов ликвидации. Они должны строиться на долго­временной основе, так как потребность в уничтожении вооружения с истекшими сроками эксплуатации и хранения будет существовать до тех пор, пока производит­ся вооружение, к тому же постоянно ужесточаются требования по обеспечению безопасности.

Опыт создания МБР и первые осуществленные на практике способы их утилизации/ликвидации выявили опасность, связанную с процессом уничтожения снятой с вооружения ракетно-космической техники. Это определило необходи­мость создания современных технологически и экологически безопасных, а также экономически приемлемых процессов утилизации / ликвидации и необходимого для этого оборудования. Учитывая это, Постановлением Совета Министров СССР от 23.08.1990 г. № 883-17 было принято решение о создании базы ликвидации ракет­ных средств стратегических наступательных вооружений (СНВ) и необходимости разработки новых технологий, обеспечивающих выполнение процедуры ликвида­ции элементов ракетных средств СНВ, дающих максимальный эколого­экономический эффект.

К решению данных вопросов были привлечены предприятия и специалисты ракетных центров, занимающихся разработкой и изготовлением МБР, в которых накоплен достаточный опыт, знания и есть оборудование для выполнения постав­ленных задач, а также ведущие научно-исследовательские учреждения и вузы, об­ладающие необходимым кадровым потенциалом и испытательной базой и специа­лизирующихся на решении разного рода задач, связанных с проблемами утилиза­ции/ликвидации элементов ракетно-космической техники.

Следует отметить, что кроме экономических, технических и экологиче­ских проблем, существовавших в 90-е годы прошлого столетия, на авансцену вышли политические проблемы. В реализацию проектов вмешалась региональ­ная политика. Вопросы безопасности технологии утилизации, в первую очередь экологической безопасности, стали основными лозунгами в выборных компани­ях региональных уровней. Политические амбиции местных «лидеров» не позво­