Критически важные объекты (КВО) находятся в авангарде инвестиций и в фокусе главных усилий по разработке новых технологий производства. Одновременно остро стоит проблема их защиты. Именно объекты КВО в первую очередь подвержены множеству видов опасностей и угроз, включая природные явления, человеческие ошибки, технические сбои и преступные действия.
Угрозы в отношении критически важных объектов имеют много аспектов, в зависимости от их характера, происхождения и контекста. значимость их воздействия должна оцениваться с точки зрения комплексных критериев и учитывать эффекты межотраслевых зависимостей от других типов инфраструктуры. Часть проблем при этом является результатом высокой неопределенности, связанной с постоянными изменениями в сфере безопасности.
Стратегии защиты критически важных объектов
Деструктивное вмешательство в функционирование КВО вызывает ряд каскадных эффектов, усиливающих последствия для объектов инфраструктуры, располагающихся на прилегающей к КВО территории. Понимание типов угроз, которым подвержены критически важные объекты, является первым этапом при разработке адекватных стратегий их защиты.
Стратегии должны:
- акцентировать внимание на процессы управления рисками и антикризисное управление;
- обеспечивать непрерывность и устойчивость, сформировать не статические зависимости, а взаимосвязи – динамичные и быстро меняющиеся;
- предусматривать разработку мероприятий с учетом уникальных характеристик отрасли.
Допуски на риски должны варьироваться от организации к организации, от сектора к сектору отрасли, в зависимости от характера производства, его операционной структуры и нормативной среды.
У каждого КВО индивидуальные приоритеты в отношении инвестиций в обеспечение безопасности, а также потенциально разные подходы относительно того, каким может быть допуск риска.
Общее дело
Для того чтобы поддерживать комплексный, общегосударственный интегрированный подход к повышению устойчивости критически важных объектов и территориально прилегающей инфраструктуры, необходимо предусмотреть решение проблем межведомственных и межотраслевых взаимозависимостей. Это связано с тем, что зависимости повышают общий уровень уязвимости, соответственно требуется совместная оценка и управление безопасностью КВО и территориально прилегающей инфраструктуры, которая должна удовлетворить оперативную потребность и способствовать улучшению защиты путем объединения и оптимизации ресурсов.
Адекватное выявление точек системной уязвимости достигается при более точном управлении рисками и кризисами. задача интеграции концепции зависимостей в процессы управления рисками и кризисами усложняется тем, что они могут меняться в зависимости от режима работы КВО.
Комплексный процесс управления рисками и проведения оценки рисков на разных уровнях является необходимым условием минимизации уязвимости критически важных объектов. их безопасность и устойчивость зависит от применения практики управления рисками как отраслью, так и правительством, в сочетании с доступными ресурсами. Необходима разработка критериев и руководящих принципов для мобилизации оперативных возможностей государственных администраций в координации с руководством КВО.
В процессе разработки стратегий крайне важно использовать причинно-следственную связь, которая существует между взаимосвязями критически важных объектов, зависимостями и уязвимостями. Это усложняется тем, что зависимости меняются при изменении режима работы в условиях СВО, например с резким ростом производства и изменением характеристик продукции. Разные типы КВО и условия, в которых они расположены и функционируют, дополнительно затрудняют формирование общих выводов относительно того, почему они чаще являются объектом деструктивного воздействия, чем некритические объекты. Важной задачей в процедуре управления рисками нарушения безопасности КВО является определение эффективности существующей системы обеспечения их безопасности. Ее эффективность определяется путем оценки уязвимости КВО, которая представляет собой проверку уровня защищенности всех отдельных критических элементов КВО от потенциальных угроз.
Моделирование аварий
Проведение научно-теоретических и экспериментальных исследований и работ по выбору и определению оптимальных характеристик, условий и режимов функционирования КВО, отработки конструктивных решений новых высокоэффективных изделий, производимых ими, невозможно без учета обеспечения защиты самих критически важных объектов. Принятие решений по их безопасности должно производиться на основе моделирования аварий и анализа риска. Для этой цели используются аппаратно-программные комплексы (АПК), разработанные в МАДИ, Мосполитехе, МГТУГА, РИЗИКОНе и др.
Структура процесса анализа опасности и оценки риска представлена на рис. 1. Она учитывает, что любая аварийная ситуация на КВО происходит в результате случайных процессов на разных этапах своего возникновения и развития, при воздействии деструктивных природных, техногенных и антропогенных факторов.
Рис. 1. Структурная схема организации процесса анализа опасности и оценки риска
Моделирование процесса возникновения аварии выполняется с использованием модуля "Дерево отказов". Построение "Дерева отказов" производится сверху вниз от вершины к корням, с выявлением причинно-следственных связей между отказами.
При создании АПК для анализа опасности и оценки риска формируется модуль "База данных (БД) по надежности", содержащий информацию элементов систем КВО и данные о вероятности ошибочных действий персонала и сил безопасности.
АПК выполняет анализ "минимальных аварийных сочетаний", "проходных сочетаний" и значимости "базовых событий". Эти исходные данные используются при анализе случайных процессов развития аварии в АПК в модуле "Дерево событий" и в блоке "Формирование".
Развитие аварийных процессов может иметь направления, определяемые набором отказов и срабатываний систем сдерживания, включая действия персонала и сил безопасности КВО. При этом моделирование случайного процесса развития аварии выполняется модулем "Дерево событий" с вероятностью начального события, определенного "Деревом отказов".
Вероятность промежуточных событий, представляющих собой срабатывания или отказы системы защиты КВО, предназначенной для локализации развития аварии или ее ликвидации, определяется либо как вероятность элементарного события с использованием базы данных по надежности, либо построением "дерева отказов" этой системы защиты с использованием модуля "Дерево отказов".
Для каждого промежуточного события учитывается не только вероятность его наступления, но и эффективность локализации аварии и ее ликвидации.
АПК позволяет установить логическую связь между зависимыми и независимыми промежуточными событиями для построения адекватного "Дерева событий" при сложной взаимозависимости промежуточных событий, включая действия персонала и сил безопасности КВО. Оптимизация "Дерева событий" по условию и минимизация по уровню вероятности позволяет найти минимально необходимый набор конечных состояний в "Дереве событий", позволяющий с необходимой точностью определить суммарные риски возможных аварийных процессов.
Данные о начальных условиях в "Дереве отказов" и информации каждого конечного состояния в "Дереве событий" о времени формирования аварийной ситуации, об эффективности сработавших средств защиты и сил безопасности КВО используются в модулях блока "Формирование".
Алгоритм работы АПК при утечке опасных жидкостей или газа
Примером использования АПК для анализа опасности и оценки риска на КВО является моделирование технологических процессов при утечке жидкости и газа в окружающее пространство в случае образования аварийного отверстия на теле аппарата или через систему трубопроводов при их порыве.
В данной ситуации учитывается поступление в аварийный аппарат опасных веществ от смежных аппаратов за время перекрытия потоков, а полученные данные используются как исходные для моделирования испарения жидкости при ее проливе. Это позволяет рассматривать мгновенный переход в паровую фазу при выбросе многокомпонентной смеси сжиженных газов и перегретых жидкостей, а также испарение жидкости из пролива. Для пролива с температурой жидкости ниже температуры кипения при атмосферном давлении рассчитывается изменение во времени интенсивности испарения и массы поступивших в атмосферу паров, с учетом теплообмена с подстилающей поверхностью и атмосферой, радиационного потока и прогрева пролива при пожаре внешним тепловым источником.
Модуль "Формирование взрывоопасного облака" по гауссовой модели рассеяния выполняет расчет изменения во времени массы между нижним и верхним пределами распространения пламени с помощью определения по массе мгновенного выброса и интенсивности поступления газов и паров в окружающее пространство. АПК позволяет определить на плане КВО и карте прилегающей к нему территории границы распространения взрывоопасного облака и определить границы возможной взрывоопасной зоны.
Модуль АПК "вероятность аварийных событий" совместно с модулем "Формирование взрывоопасного облака" рассматривает перемещение данного облака по КВО и прилегающей территории с учетом вероятностей направления и изменения скорости ветра, а также вероятности встречи со случайными источниками зажигания взрывоопасной смеси. При изменении во времени концентрации топлива во взрывоопасной смеси определяется вероятность различных режимов сгорания: "огненный шар", взрыв, вспышка, хлопок. С учетом наличия или отсутствия пролива горючей жидкости и токсичных свойств выброшенных веществ и продуктов сгорания определяется вероятность пожара при условии реализации одного из режимов сгорания, а также вероятность токсичной волны продуктов выброса и сгорания.
Блок АПК "аварийные события" включает в себя модули "взрыв", "Пожар" и "Рассеяние опасных химических веществ (ОХВ)":
- Модуль "Взрыв" рассчитывает параметры ударных и взрывных волн при детонации энергонасыщенных материалов и изделий, детонации конденсированных веществ, при детонации и дефлаграции парогазовых облаков, при взрывах вследствие разрушения оборудования под давлением и сосудов с перегретыми жидкостями. Моделирование этого процесса позволяет определить зону разлета осколков.
- Модуль "Пожар" позволяет определять интенсивность тепловых потоков при пожаре в результате пролива, сгорания облака в виде "огненного шара" и факельного горения.
- Модуль "Рассеяние ОХВ" позволяет определить изменение во времени и в воздушном пространстве концентрации вредных примесей.
При моделировании аварийных процессов "взрыв", "Пожар" и "Рассеяние ОХВ" с использованием пробит-функции определяются их последствия, условная вероятность поражения персонала и сил безопасности КВО и материальные потери.
Для множества источников аварийных процессов на объекте и на прилегающей территории с использованием модуля "Риск" рассчитываются поля территориального риска и производится построение F-N-диаграмм. Определяются интегральные показатели риска:
- индивидуальный риск;
- ожидаемое число погибших;
- социальный риск, показывающий зависимость частоты возникновения событий, вызывающих смертельное поражение определенного числа людей.
Такой подход к анализу риска позволяет принимать решения для достижения приемлемого риска, что повышает устойчивость критически важных объектов путем внедрения методов планирования, профилактики, кризисного управления и оперативного восстановления.
Эффективное управление изменениями в сфере безопасности КВО предусматривает постоянную переоценку рисков и пересмотр нормативных документов для улучшения управления рисками, выявления изменений в контексте существующих рисков и выявления новых. Все это дает возможность содействовать в разработке технологий, инструментов, процессов и методов, которые удовлетворяют насущные потребности обеспечения защиты КВО, укрепляет их долгосрочную безопасность и устойчивость, помогают выявлять и финансировать инновационные идеи, предоставляющие технологии и инструменты обеспечения безопасности, которые готовы или почти готовы к использованию в системах безопасности.
Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 1/2024
Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>
Фото: ru.freepik.com
