"Рекомендации по оценке характеристик смерча для объектов использования атомной энергии. РБ-022-01"
Утверждены
Постановлением
Госатомнадзора России
от 28 декабря 2001 г. N 17
Введены в действие
с 1 марта 2002 года
РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ХАРАКТЕРИСТИК
СМЕРЧА ДЛЯ ОБЪЕКТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ
РБ-022-01
Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации по определению расчетных характеристик смерчей для территорий размещения и сооружения объектов использования атомной энергии.
Руководство разработано с учетом обобщения опыта оценки смерчеопасности при проведении исследований площадок атомных станций.
Руководство разработано в НТЦ ЯРБ Госатомнадзора России.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Вихрь - атмосферное образование с вращательным движением воздуха вокруг вертикальной или наклонной оси.
Выбор площадки - процесс выбора подходящей площадки для ОИАЭ, включая соответствующую оценку и определение критериев, закладываемых в проектные основы.
Зона повышенной смерчеопасности - территория с повышенной площадной вероятностью появления смерчей.
Класс интенсивности смерча - универсальная характеристика, определяющая основные динамические параметры смерчевого вихря. Устанавливается по F - шкале Фуджиты на основе количественных и качественных описаний последствий прохождения смерча.
Консервативный подход - подход к проектированию и конструированию, когда для параметров и характеристик, входящих в проектные основы ОИАЭ, принимаются значения и пределы, заведомо приводящие к результатам, имеющим избыточную (большую) степень надежности проектных и конструкторских решений.
Район размещения и сооружения ОИАЭ - территория, включающая площадку АС, на которой проявляются или могут проявиться явления, процессы или события, способные оказать влияние на безопасность АС.
Смерч (торнадо, тромб) - сильный, обладающий большой разрушительной силой маломасштабный атмосферный вихрь диаметром до 1000 м, в котором воздух вращается с большой скоростью (до 100 м/с).
Смерчеопасное событие - прохождение через территорию размещения ОИАЭ смерча, способного вызвать повреждения ОИАЭ с возможными радиационными последствиями.
Смерчеопасный район - территория, на которой вероятность прохождения смерчей через фиксированную точку превышает допустимый предел смерчеопасного события.
Эффективный период наблюдений - интервал времени, в течение которого частота появления смерчей в районе постоянна и совпадает с частотой появления смерчей в течение периода регулярных наблюдений.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Настоящее Руководство содержит рекомендации, как проводить исследования по определению опасности смерчей с целью реализации требований п. 2.1 и раздела 4 федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на ядерно- и радиационно опасные объекты" и пп. 1.2 и 3.2.4 федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Размещение атомных станций. Основные критерии и требования по обеспечению безопасности".
1.2. Настоящее РБ устанавливает рекомендации по оценке смерчеопасности территорий размещения и сооружения ОИАЭ, составу расчетных характеристик и методике их определения.
1.3. Настоящее РБ содержит рекомендации по этапам получения расчетных параметров смерчей и подходам к выполнению этапов анализа смерчеопасности.
1.4. Назначение настоящего РБ - оценка расчетных параметров смерчей, необходимых для установления нагрузок на здания и сооружения ОИАЭ, важные для безопасности, и разработки технических и организационных мер защиты систем и элементов ОИАЭ, важных для безопасности, в целях обоснования пригодности площадки для размещения, сооружения и эксплуатации ОИАЭ.
1.5. Настоящее РБ не ограничивает право проектно-изыскательских и эксплуатирующих организаций на выбор методики оценки смерчеопасности и определения расчетных параметров смерчей. Примененный ими расчетный метод должен обосновываться в программе работ по определению или уточнению смерчеопасности территории размещения ОИАЭ и в материалах по обоснованию безопасности ОИАЭ.
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭТАПАМ ОЦЕНКИ СМЕРЧЕОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИИ
2.1. Оценку смерчеопасности территорий размещения и сооружения ОИАЭ и расчетных параметров смерчей рекомендуется проводить в четыре этапа:
а) предварительная оценка смерчеопасности;
б) определение смерчеопасности с учетом анализа имеющихся каталогов смерчей;
в) проведение работ с целью сбора дополнительных к каталогу данных о прохождении смерчей в районе размещения и сооружения ОИАЭ и определение расчетных параметров смерчей с учетом дополнительных данных;
г) уточнение смерчеопасности и расчетных параметров смерчей с учетом мониторинга смерчей в рамках мониторинга опасных атмосферных явлений на исследуемой территории размещения и сооружения ОИАЭ.
3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СМЕРЧЕОПАСНОСТИ
3.1. Предварительная оценка смерчеопасности предполагаемой территории размещения ОИАЭ выполняется на стадии декларации о намерениях строительства.
3.2. Определение расчетных характеристик смерчей в пределах предполагаемой территории размещения ОИАЭ проводится на основе:
использования схематической карты районирования территории бывшего СССР по смерчеопасности согласно приложению 1 (не приводится);
распределения зарегистрированных смерчей на территории СССР (до 1991 г.) и Российской Федерации и стран СНГ (с 1991 г. по настоящее время) по данным каталога смерчей согласно Приложению 2.
3.3. Если район предполагаемого размещения ОИАЭ по карте приложения 1 относится к зоне повышенной смерчеопасности (А, Б, В) или к смерчеопасному району (с индексами IБ, IВ, IГ, IД, IЕ, IIА, IIБ, III, VВ), то это определяет необходимость учета нагрузок и воздействий от вероятного смерча при проектировании зданий и сооружений ОИАЭ, важных для безопасности, а также разработки технических и организационных мер защиты систем и элементов ОИАЭ, важных для безопасности. Основные характеристики смерчей определяются из таблицы справочного Приложения 3.
3.4. На основании анализа карты приложения 1 для зон повышенной смерчеопасности (А, Б, В) и смерчеопасных районов (с индексами IБ, IВ, IГ, IД, IЕ, IIА, IIБ, III, VВ) по данным справочного Приложения 3 определяются предварительные характеристики смерчеопасности:
3.5. При рассмотрении варианта размещения ОИАЭ в горном районе (приложение 1) количественная оценка смерчеопасности не проводится, район принимается несмерчеопасным.
3.6. Территория размещения ОИАЭ, расположенная в пределах несмерчеопасного района (с индексами IА, IБ, IVВ, VА, VБ, VГ), принимается безопасной по вероятным воздействиям смерчей.
3.7. Смерчеопасность территории размещения ОИАЭ, расположенной в пределах малоизученного района (с индексом IIВ), на данной стадии не определяется. Это производится на последующих стадиях проектирования.
3.8. Для обеспечения консервативной оценки параметров смерчей территории размещения ОИАЭ, расположенной в пограничной зоне двух районов (зон), расчетные характеристики смерчеопасности принимают по данным района (зоны), имеющего более высокую степень смерчеопасности. Шириной пограничной зоны следует считать расчетную длину пути смерча максимального наблюденного в этих районах класса.
4. АНАЛИЗ КАТАЛОГА СМЕРЧЕЙ
4.1. Оценку смерчеопасности территории размещения ОИАЭ и расчетные параметры смерчей на стадии разработки обоснований инвестиций (включая отвод земли под выбранную площадку размещения ОИАЭ) следует проводить с учетом данных каталога смерчей на территории бывшего СССР (Приложение 4) и на территории Российской Федерации за период 1987 - 2001 гг. (Приложение 5).
4.2. Распределение зарегистрированных смерчей на территории Российской Федерации и стран СНГ в соответствии с анализом каталога смерчей на территории бывшего СССР по всем выделенным на карте приложения 1 зонам и районам приводится в таблице Приложения 2. При выполнении расчетов для конкретной территории объекта эта таблица должна быть дополнена с учетом выборки данных из каталога смерчей на территории Российской Федерации за период 1987 - 2001 гг. (Приложение 5). С учетом дополнительных данных о прохождении смерчей оценка смерчеопасности территории и расчетные параметры смерчей определяются расчетом в соответствии с рекомендациями раздела 7 настоящего РБ и Приложений 6 и 7.
4.3. Территория, расположенная в пределах малоизученного района (с индексом IIВ по карте приложения 1), может быть принята на этом этапе несмерчеопасной при получении данных об отсутствии в этом районе смерчей за период, начиная с 1987 года по 2001 год (Приложение 5), и за последующие годы, не указанные в каталогах, по данным дополнительных исследований. В случае получения дополнительных данных о прохождении смерчей степень смерчеопасности территории должна устанавливаться расчетным путем также в соответствии с рекомендациями раздела 7 настоящего РБ и Приложений 6 и 7.
5. СБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДАННЫХ О ПРОХОЖДЕНИИ СМЕРЧЕЙ
5.1. Смерчеопасность и параметры смерчей на территории размещения ОИАЭ с учетом дополнительных данных определяются на стадии разработки, согласования и утверждения проектной документации (ТЭО/проекта).
5.2. На этой стадии следует проводить дополнительные изыскания по сбору данных о прохождении смерчей в районе размещения и сооружения ОИАЭ с целью получения уточненного каталога смерчей, определения уточненных характеристик смерчеопасности и параметров смерчей в соответствии с рекомендациями, изложенными в пункте 4.2.
5.3. Территория размещения ОИАЭ, расположенная в пределах малоизученного района (с индексом IIВ по карте приложения 1), принимается несмерчеопасной при получении данных об отсутствии в этом районе смерчей, начиная с 1987 г. (год составления каталога смерчей - Приложение 4) по год проведения дополнительных исследований (с учетом материалов каталога смерчей на территории Российской Федерации за период 1987 - 2001 гг. (Приложение 5)). В случае получения дополнительных данных о прохождении смерчей степень смерчеопасности территории должна устанавливаться также расчетом в соответствии с рекомендациями раздела 7 настоящего РБ и Приложений 6 и 7.
5.4. Дополнительные изыскания по сбору данных о прохождении смерчей в районе размещения ОИАЭ и уточнение каталога смерчей рекомендуется проводить в пределах границ данной зоны смерчеопасности по карте приложения 1.
6. МОНИТОРИНГ СМЕРЧЕЙ
6.1. Уточнение смерчеопасности и параметров смерчей с учетом мониторинга смерчей в рамках мониторинга опасных атмосферных явлений на исследуемой территории размещения ОИАЭ осуществляется на стадии составления рабочей документации.
6.2. На стадии составления рабочей документации продолжается сбор данных о последствиях прохождения смерчей в районе размещения ОИАЭ и пополнение каталога смерчей.
6.3. С учетом данных мониторинга смерчей и пополнения каталога смерчей уточняются характеристики смерчеопасности и параметры смерчей путем расчета в соответствии с рекомендациями раздела 7 настоящего РБ и Приложений 6 и 7.
6.4. Мониторинг смерчей в районе размещения ОИАЭ также следует проводить в границах данной зоны смерчеопасности по карте приложения 1.
7. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК
СМЕРЧЕОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ РАЗМЕЩЕНИЯ ОИАЭ
С УЧЕТОМ ПОПОЛНЕНИЯ КАТАЛОГА СМЕРЧЕЙ
7.1. На основании информации, полученной на этапе дополнительного сбора данных о прохождении смерчей и пополнения каталога смерчей, определяются уточненные расчетные параметры максимального смерча, закладываемые в проектные основы.
7.2. Смерчеопасность территории следует оценивать на основе данных об интенсивности смерча, определяемой его классом.
7.3. Класс интенсивности определяет основные динамические параметры смерчевого вихря. Он устанавливается по F - шкале Фуджиты (таблица справочного Приложения 8) на основе количественных и качественных описаний последствий прохождения смерча.
7.4. На основании класса интенсивности определяются следующие производные характеристики смерчей:
7.6. Расчетный класс интенсивности максимального вероятного смерча на территории размещения ОИАЭ определяется в соответствии с рекомендациями Приложения 6.
7.7. Расчетные параметры смерчей определяются исходя из класса его интенсивности в соответствии с рекомендациями Приложения 7.
7.12. При выполнении расчетов следует руководствоваться рекомендациями Приложений 6 и 7, таблицами справочных Приложений 2, 3, 8 - 10 и данными каталогов смерчей (справочные Приложения 4 и 5).
7.13. Выбор подходов, полнота используемой информации, строгость анализа при оценке и учете расчетных характеристик и параметров смерчей определяют ответственность как проектирующей, так и эксплуатирующей организаций. Корректность примененного подхода оценивается в зависимости от конкретного ОИАЭ, размещенного в данных природно-географических условиях.
8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЧЕТУ СМЕРЧА
ПРИ СООРУЖЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОИАЭ
8.1. На этапах разработки проекта ОИАЭ, а также проекта реконструкции ОИАЭ рекомендуется выполнять дополнительные изыскания с целью получения уточненного каталога смерчей (раздел 5). Информацию о результатах дополнительных изысканий следует представлять в "Отчете по обоснованию безопасности".
8.2. В случае если информация о смерчеопасности в районе размещения ОИАЭ на основании каталога свидетельствует о значимых событиях, следует выполнять уточняющий расчет параметров смерча для проектных основ. Результаты работ по этому этапу также следует приводить в "Отчете по обоснованию безопасности".
8.3. При изменении проектных параметров смерча следует выполнять оценку безопасности ОИАЭ для оценки достаточности проектно-конструкторских решений ОИАЭ и организационно-технических мероприятий на площадке ОИАЭ. Результаты работ по данному этапу следует представлять в "Отчете по обоснованию безопасности".
8.4. Работы, предусмотренные в пунктах 8.1, 8.2, 8.3, целесообразно выполнять периодически для подтверждения защищенности ОИАЭ от воздействий смерчей.
8.5. При сооружении ОИАЭ предусматривается обеспечение смерчестойкости систем и элементов ОИАЭ, важных для безопасности.
8.6. При оценке смерчеопасности территории сооружения ОИАЭ следует учитывать:
давление ветра, вызываемое прямым воздействием воздушного потока;
давление, связанное с изменением поля атмосферного давления по мере прохождения смерча;
ударные силы, вызываемые летящими предметами при прохождении смерча.
8.7. Максимальное расчетное значение ветрового давления при воздействии смерчей следует учитывать в виде векторной суммы максимальной горизонтальной скорости вращательного движения стенки смерча V и поступательной скорости движения смерча U. Определение ветрового давления при воздействии смерча проводится в соответствии с рекомендациями [4, 5].
8.8. Перепад атмосферного давления в зависимости от расстояния (радиуса) r от центра вихря смерча определяется соотношением [4]:
Для полностью открытых сооружений нагрузка от перепада давления принимается равной нулю. Для сооружений с проемами избыточное давление, действующее на наружные стены, определяется с учетом перепада давлений во внутренних помещениях сооружений при прохождении смерча.
8.9. При анализе параметров смерчеопасности территории сооружения ОИАЭ следует учитывать, начиная с 3 класса интенсивности смерча, предметы, переносимые смерчем, в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ [3]:
автомобиль массой 1800 кг;
200 мм бронебойный артиллерийский снаряд массой 125 кг;
сплошная стальная сфера диаметром 2,5 см.
Площадь действия нагрузки принимается равной площади поперечного сечения предмета. Направление движения предмета при соударении с сооружением принимается наиболее неблагоприятным, т.е. перпендикулярным к наружной поверхности сооружения. Место соударения может быть произвольным, т.е. в любой точке на наружной поверхности сооружения.
В качестве ударной скорости при переносе смерчем предметов следует брать 35% максимальной горизонтальной скорости вращательного движения стенки смерча V [3].
Расчетные характеристики Q(t) наиболее вероятных летящих предметов при прохождении смерча можно принимать по [6]. Интенсивность нагрузки соударения определяется из отношения Q(t) к площади F контакта между предметом (телом) и сооружением при соударении Q(t) / F.
8.10. Максимальная суммарная нагрузка от смерча оценивается как сумма максимальных воздействий от давления ветра и от удара летящего предмета и половины максимального воздействия от перепада атмосферного давления [4].
Приложение 2
(справочное)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ СМЕРЧЕЙ
НА ТЕРРИТОРИИ СССР (ДО 1991 Г.) И РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ,
И СТРАН СНГ (С 1991 Г. ПО НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ)
ПО ДАННЫМ КАТАЛОГА СМЕРЧЕЙ
Приложение 3
(справочное)
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СМЕРЧЕЙ ДЛЯ ЗОН ПОВЫШЕННОЙ СМЕРЧЕОПАСНОСТИ
НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И СТРАН СНГ
Примечание: Формула в графе 2 из [7, 8] приводится здесь с изменением.
Приложение 4
(справочное)
КАТАЛОГ
СМЕРЧЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ БЫВШЕГО СССР
Примечание: Данные приведены из [7]; прочерк означает отсутствие данных.
Приложение 5
(справочное)
КАТАЛОГ
СМЕРЧЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЗА ПЕРИОД 1987 - 2001 гг.
Примечание: Источник данных - Гидрометеоцентр России (ГМЦ); прочерк означает отсутствие данных.
Приложение 6
(рекомендуемое)
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ КРИТЕРИЙ ОЦЕНКИ
СМЕРЧЕОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ РАЗМЕЩЕНИЯ ОИАЭ
1. Общее число смерчей N, прошедших через рассматриваемый район, и суммарную площадь разрушений S следует определять с помощью выражений:
где:
S - суммарная площадь зоны разрушений от смерчей в районе площадью A;
T - эффективный период наблюдений.
--------------------------------
<*> Обозначенные формулы из [7] здесь приводятся с изменениями.
где m - полное число смерчей, зарегистрированных в районе.
Значения T для различных районов и зон повышенной смерчеопасности, а также площадей A районов и зон принимаются по данным Приложения 4.
4. Годовая вероятность прохождения смерча с классом интенсивности k через район площадью A, в котором находится площадка ОИАЭ, должна определяться на основе соотношения:
6. Исходной характеристикой для оценки смерчеопасности является класс интенсивности смерча из таблицы Приложения 3, полученной на основе шкалы Фуджиты - Пирсона (Руководство МАГАТЭ по безопасности N 50-SG-S11A [7]).
Класс интенсивности определяет основные динамические параметры смерчевого вихря. Он устанавливается по F - шкале Фуджиты (приложение 1) на основе количественных и качественных описаний последствий прохождения смерча.
7. Расчетный класс интенсивности вероятного смерча на территории размещения ОИАЭ следует определять с учетом требования:
При невыполнении условия (7) установление смерчеопасности и расчетных характеристик смерчей не проводится и территория размещения ОИАЭ принимается безопасной по вероятным воздействиям смерчей.
Приложение 7
(рекомендуемое)
УСТАНОВЛЕНИЕ СМЕРЧЕОПАСНОСТИ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СМЕРЧЕЙ
ПРИ ВЫБОРЕ ПЛОЩАДКИ РАЗМЕЩЕНИЯ ОИАЭ <*>
--------------------------------
<*> Данные приведены из [7].
1. При выборе площадки ОИАЭ в пределах зон повышенной смерчеопасности, смерчеопасных и несмерчеопасных районов оценка степени смерчеопасности территории площадки и определение расчетных характеристик смерчей должны проводиться с учетом общего числа смерчей, проходящих через район (зону) площадью A (Приложение 4), включая смерчи, зарегистрированные дополнительно на год проведения изысканий.
Общее число смерчей N, прошедших через рассматриваемый район, и суммарную площадь разрушений S следует определять с помощью выражений:
При графическом построении кривой интегральной вероятности систему эмпирических точек следует спрямлять с помощью логарифмической шкалы вероятностей:
Приложение 8
(справочное)
КЛАССИФИКАЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ СМЕРЧА ПО F - ШКАЛЕ ФУДЖИТЫ <*>
--------------------------------
<*> Данные приведены из [5].
Приложение 9
(справочное)
ДИАПАЗОН ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СМЕРЧЕЙ <*>
--------------------------------
<*> Данные приведены из [7].
Приложение 10
(справочное)
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ГРАНИЦЫ ПАРАМЕТРОВ, СОГЛАСНО КОТОРЫМ
ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ <**>
--------------------------------
<**> Символ "*" означает, что данные из [1] здесь приводятся с изменениями.
I степень опасности - скорость ветра больше или равна 50 м/с; перепад давления больше или равен 3 кПа*; класс по шкале интенсивности соответствует F2 и выше; длина пути равна или более 5 км*, а ширина пути равна или более 50 м.
II степень опасности - скорость ветра менее 50 м/с; перепад давления меньше 3 кПа*; класс по шкале интенсивности соответствует F1; длина пути менее 5 км*, а ширина пути менее 50 м.
III степень опасности - скорость ветра меньше 35 м/с; перепад давления равен или меньше 1 кПа; класс по шкале интенсивности соответствует F0 и меньше F0; длина пути равна или меньше 1,6 км, а ширина пути равна или меньше 16 м.
Приложение 11
(справочное)
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ