Приказ Ростехнадзора от 14.07.2010 N 606 "Об утверждении Положения об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств" (вместе с "РБ-060-10...")

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ
И АТОМНОМУ НАДЗОРУ

ПРИКАЗ
от 14 июля 2010 г. N 606

ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОЛОЖЕНИЯ ОБ ОЦЕНКЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

В целях реализации полномочий, установленных в пунктах 5.3.1.1 - 5.3.1.4, 5.3.1.13, 5.3.2, 6.2 Положения о Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору, утвержденного Постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июля 2004 г. N 401, приказываю:

Утвердить прилагаемое Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств.

Руководитель
Н.Г.КУТЬИН

Введено в действие
с 14 июля 2010 года

Настоящее Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств (далее - Положение) входит в число руководств по безопасности, носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом.

Настоящее Положение содержит рекомендации по обеспечению пожаровзрывобезопасности, применительно к объектам ядерного топливного цикла, имеющим радиохимические производства, при их проектировании, сооружении, реконструкции и эксплуатации и к научно-исследовательским организациям, в которых проводится радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива и облученных ядерных материалов.

Настоящее Положение распространяется на объекты ядерного топливного цикла, связанные с технологическими операциями радиохимических производств.

Выпускается впервые. <*>

--------------------------------

<*> Разработан коллективом авторов в составе Е.Р. Назина, Г.М. Зачиняева, Е.В. Рябовой, А.В. Родина.

В настоящем документе применяются следующие термины и определения:

1. Взрыв в воздушной среде - локализованный в пространстве процесс быстрого перехода потенциальной энергии источника в кинетическую энергию окружающей среды в форме волны давления, колебаний грунта, летящих предметов и теплового излучения области энерговыделения.

2. Дефлаграционный взрыв облаков газопаровоздушных смесей - энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).

3. Скорость газовыделения (W) - количество газообразных продуктов, выделяющихся в единицу времени при разложении химических веществ или взаимодействии компонентов смесей химических веществ.

4. Температура возникновения теплового взрыва (Tвзр) - температура химического вещества (смеси химических веществ), при которой тепловыделение в зоне химической реакции начинает превышать потери тепла из нее и происходит саморазогрев реагирующей системы.

5. Тепловой взрыв - экзотермическая самоускоряющаяся химическая реакция, протекающая с высокой скоростью и сопровождающаяся интенсивным тепло- и газовыделением.

6. Термическая стабильность химических веществ и смесей - способность к сохранению исходного состава под действием тепловых нагрузок.

7. Удельный объем газообразных продуктов теплового взрыва (Vуд) - объем парогазообразных продуктов, выделяющихся на единицу объема (массы) вещества (смеси) в результате теплового взрыва.

1. Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств (далее - Положение) входит в число руководств по безопасности, носит рекомендательный характер и не является нормативным правовым актом.

2. Настоящее Положение содержит рекомендации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по обеспечению пожаровзрывобезопасности (далее - ПВБ) применительно к объектам ядерного топливного цикла (далее - ЯТЦ), имеющим радиохимические производства (далее - РХП), при их проектировании, сооружении, реконструкции и эксплуатации и к научно-исследовательским организациям, в которых проводится радиохимическая переработка отработавшего ядерного топлива и облученных ядерных материалов.

3. Настоящее Положение распространяется на объекты ЯТЦ, связанные с технологическими операциями РХП:

- хранение отработавших тепловыделяющих сборок;

- растворение металлсодержащего сырья;

- фильтрование;

- переработка методами жидкостной экстракции и сорбции;

- подготовка исходных растворов, а также растворов, содержащих восстановители и окислители;

- образование и применение газовоздушных систем;

- использование осадительных процессов с последующей прокалкой осадков;

- хранение отработавших растворов, перлитных суспензий, используемых в процессах передела;

- упаривание высокоактивных и среднеактивных растворов.

4. Технологические процессы РХП предприятий ЯТЦ (далее - ПЯТЦ) являются потенциально пожаровзрывоопасными в случаях, если при их проведении:

1) образуются или используются горючие газы (водород, аммиак, метан, оксид углерода и др.);

2) используются горючие жидкости (экстрагенты, углеводородные разбавители и другие органические жидкости);

3) используются смеси восстановителей с азотнокислыми окислителями (смеси экстрагентов и органических сорбентов с азотной кислотой и нитратами; азотнокислые растворы, содержащие органические продукты и др.).

Примерный перечень потенциально пожаровзрывоопасных технологических процессов РХП ПЯТЦ приведен в приложении N 1 к настоящему Положению.

5. На основе данных об авариях, имевших место в практике работы РХП ПЯТЦ, и информации о пожаровзрывоопасных свойствах химических веществ и смесей, используемых в технологических процессах РХП ПЯТЦ, в качестве моделей аварий в Положении приняты:

1) дефлаграционный взрыв облаков газопаровоздушных смесей;

2) разрушение сосудов (резервуаров) под действием внутреннего давления.

6. В качестве объектов, содержащих потенциальные источники аварий, рекомендуется рассматривать:

1) промышленные аппараты (растворители, экстракторы, сорбционные колонны, емкости для хранения отходов, выпарные аппараты, денитраторы, фильтры и др.);

2) системы вентиляции (общая, локальная), трубопроводы, газоходы;

3) защитные камеры, боксы, рабочие помещения и каньоны, в которых находятся аппараты.

7. В качестве исходных характеристик, определяющих пожаровзрывобезопасные условия проведения технологических процессов с потенциально опасными химическими веществами и смесями, необходимыми и достаточными рекомендуется считать:

1) для газовоздушных и газовых смесей - величины нижних концентрационных пределов распространения пламени (для индивидуальных газов принимаются справочные величины способ расчета для смесей горючих газов приведен в п. 1 приложения N 2 к настоящему Положению);

2) для горючих жидкостей - величины температуры вспышки (Tвсп) и/или нижнего температурного предела распространения пламени (Tн) (определяются экспериментально или рассчитываются способом, изложенным в п. 3 приложения N 2 к настоящему Положению);

3) для смесей восстановителей с азотнокислыми окислителями - скорость газовыделения (W), температура возникновения теплового взрыва (Tвзр), Vуд парогазообразных продуктов экзотермических процессов окисления (тепловых взрывов) (для экстракционных и сорбционных смесей РХП эти характеристики приведены в приложении N 2 к настоящему Положению).

8. Для возникновения воспламенения или взрыва при проведении технологических процессов необходимо одновременное наличие минимум двух факторов, каждый из которых отдельно не является исходным событием. Перечень условий возникновения воспламенения и/или взрыва при проведении технологических процессов РХП приведен в приложении N 3 к настоящему Положению.

9. Причинами появления избыточного давления в аппаратах в подавляющем большинстве случаев являются окислительные процессы в смесях восстановителей (экстрагентов, сорбентов, органических продуктов и др.) с азотнокислыми окислителями (азотной кислотой, нитратами, оксидами азота), сопровождающиеся газовыделением, а также радиолиз органических продуктов и водных растворов. В зависимости от условий, окислительные процессы могут проходить при постоянной температуре с примерно постоянными скоростями газовыделения или с прогрессивным ростом температуры реагирующих смесей и скоростей газовыделения в режиме теплового взрыва.

10. Технические и организационные мероприятия по обеспечению ПВБ конкретных технологических процессов РХП рекомендуется разрабатывать на основе результатов анализа, включающего:

1) анализ всех стадий технологического процесса на предмет пожаровзрывоопасности и выявление потенциально опасных веществ и смесей;

2) расчетное или экспериментальное определение пожаровзрывоопасных характеристик обнаруженных потенциально опасных веществ и смесей;

3) выявление условий реализации потенциальной опасности (воспламенения газопаровоздушных смесей, теплового взрыва конденсированных веществ и смесей);

4) установление пределов безопасной эксплуатации (далее - ПБЭ) и (или) условий безопасной эксплуатации (далее - УБЭ);

5) разработку мероприятий по обеспечению УБЭ;

6) корректировку мероприятий по обеспечению УБЭ на основании результатов промышленной "обкатки" технологического процесса;

7) вероятностный анализ безопасности с привлечением информации об условиях возникновения аварий;

8) оценку последствий аварий с использованием соответствующих характеристик.

11. Рекомендуется провести независимую экспертную оценку организационно-технических мероприятий по обеспечению ПВБ технологических процессов.

12. Для обеспечения ПВБ технологических процессов РХП рекомендуется соблюдать следующие условия:

- содержание горючих газов в газовых смесях не должно превышать величины ПБЭ; величина ПБЭ не должна превышать 50% величины для горючего газа или смеси горючих газов с учетом динамики их выделения;

- температура горючих жидкостей не должна превышать величины ПБЭ (величина ПБЭ принимается на 10 °C ниже величины Tн, наименьшей температуры жидкости, при которой происходит воспламенение паровоздушных смесей);

- пропускная способность сдувок аппаратов должна обеспечивать отвод выделяющихся газов в момент их максимального выделения;

- время нахождения смесей экстрагентов, сорбентов и восстановителей в закрытых аппаратах должно быть обусловлено технологической необходимостью при контроле за температурой содержимого и давлением в аппарате;

- наличие органических веществ сверх пределов растворимости в азотнокислых растворах, подаваемых на высокотемпературные операции (упаривание, ректификация HNO3, получение плава уранилнитрата, денитрация), должно быть исключено;

- нагревание в закрытых аппаратах азотнокислых растворов до температур выше 120 °C должно быть исключено;

- хранение сорбентов в нитратной форме допускается при влажности не менее 50%;

- осушение органических сорбентов, содержащих нитратные группы, должно быть исключено;

- во избежание осушения сорбента за счет теплоты радиоактивного распада допустимые количества радионуклидов в сорбционных колоннах должны быть обоснованы теплофизическими расчетами;

- содержание восстановителей при упаривании азотнокислых растворов должно быть ограничено такими величинами, чтобы в случае возникновения экзотермических процессов окисления восстановителей давление в аппарате не превысило допустимого;

- высушивание смесей органических веществ (восстановителей) с нитратами с последующим нагреванием должно быть исключено;

- при хранении растворов и суспензий не допускается осушение осадков.

13. В целях обеспечения всесторонней и качественной оценки ПВБ технологических процессов РХП в обосновывающие документы, представляемые эксплуатирующей организацией для получения лицензии на виды деятельности в области использования атомной энергии, а также в экспертное заключение о ПВБ технологических процессов рекомендуется включать положения, перечисленные в приложении N 4 к настоящему Положению.

1. Нижний концентрационный предел распространения пламени - минимальное содержание горючего газа (газов) в смеси с воздухом, при котором происходит воспламенение смеси. Величины для водорода, аммиака, оксида углерода и метана составляют соответственно 4,0; 13,0; 12,0 и 4,0 объемных процента.

Влияние температуры на величину оценивается по зависимости:

где

- нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа при температуре T2, % об.;

- нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа при температуре T1 % об.;

T1, T2 - температуры в K.

При наличии в газовой смеси нескольких горючих газов величина может быть рассчитана по формуле Ле-Шателье:

где

- содержание i-го горючего в смеси горючих газов, % об.;

- нижний концентрационный предел распространения пламени i-го горючего газа, % об.

Минимальная флегматизирующая концентрация - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении компонентов. Для H2, NH3, CO и CH4 имеются справочные данные по величинам при разбавлении азотом и диоксидом углерода. Влияние температуры оценивается по формуле:

где

- минимальная флегматизирующая концентрация инертного компонента в смеси горючих газов при температуре T2, % об.;

- минимальная флегматизирующая концентрация инертного компонента в смеси горючих газов при температуре T1, % об.

В совокупности эти показатели позволяют решать практические задачи по оценке воспламеняемости газовых смесей и обеспечению безопасных условий работы с ними.

2. Объем воздуха (инертного газа) - Vразб, необходимый для разбавления одного объема газовой смеси до ПБЭ, можно оценить по зависимости:

где

- концентрация горючего газа (или смеси горючих газов) в данной смеси, % об.

3. Температурой вспышки (Tвсп) называется самая низкая температура вещества (горючей жидкости), при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от постоянного источника зажигания.

Нижним температурным пределом распространения пламени (Tн) называется температура вещества, при которой его насыщенные пары образуют в воздухе концентрации, равные

Величину Tвсп смеси горючих жидкостей рассчитывают по формуле:

где

xi - мольная доля i-го компонента в смеси (в жидкой фазе);

- мольная теплота испарения i-го компонента, кДж·моль-1;

Tвспi - температура вспышки i-го компонента, °C;

- температура вспышки смеси, °C;

R - универсальная газовая постоянная.

Значение может быть рассчитано по интерполяционной формуле:

где

Tкипi - температура кипения i-го компонента, °C.

По этой же формуле рассчитывается величина Tн смеси, если вместо Tвсп подставить величины Tн компонентов смеси.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (6) составляет 9 °C.

4. В открытом сосуде температура начала газовыделения (Tнг) для смесей трибутилфосфата (далее - ТБФ) и его растворов в углеводородных разбавителях с азотной кислотой концентрации 12 моль/л составляет 80 - 90 °C, максимальная скорость газовыделения (Wmax) для необлученных смесей - 1,5 л/мин.·л экстрагента, для облученных - 4 л/мин.·л экстрагента.

5. В открытых сосудах Tнг для смесей сорбентов с азотной кислотой концентрации 7 и 12 моль/л при наличии раствора между гранулами сорбента составляет, соответственно, 70 и 60 °C, Wmax для необлученных смесей при температуре 100 °C - 0,8 - 1,2 л/мин.·л сорбента, для облученных - 2,3 - 2,5 л/мин.·л сорбента.

6. Для смесей ТБФ и его растворов в углеводородных разбавителях с азотной кислотой концентрации 3 - 12 моль/л величины Tвзр составляют 125 - 140 °C для необлученных смесей и 110 - 120 °C для облученных смесей, Vуд парогазообразных продуктов после завершения теплового взрыва - 1,5 - 2,0 м3/л экстрагента.

7. Величины Tвзр смесей экстрагента (ТБФ) с уранилнитратом составляют 170 - 180 °C.

8. Аниониты в нитратной форме или с нитратным комплексом металлов в сухом состоянии воспламеняются при температуре 200 - 210 °C вне зависимости от герметичности сосуда.

9. Смеси анионитов с азотной кислотой после удаления водной фазы между гранулами сорбента способны к воспламенению при нагревании до температуры 130 - 150 °C (необлученные смеси) и 115 - 120 °C (облученные смеси), при этом герметичность сосуда не имеет значения. Vуд парогазообразных продуктов теплового взрыва анионита в нитратной форме составляет 0,15 м3 на литр воздушно-сухого сорбента, для смесей его с 6 - 12 моль/л азотной кислотой - от 1,2 до 1,7 м3 на литр воздушно-сухого сорбента.

1.1. Рекомендуется определить суть процесса (для каких целей предназначен).

1.2. Рекомендуется предоставить сведения об используемых и образующихся в процессе химических веществах или смесях и их количествах.

1.3. Рекомендуется приводить информацию о пожаровзрывоопасных характеристиках потенциально опасных веществ и смесей, перечень которых приведен в приложении N 3 к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, и об условиях реализации потенциальной опасности в форме горения, создания избыточного давления или взрыва.

1.4. Рекомендуется указать скорость выделения радиолитического водорода и содержание горючих газов в газовоздушных смесях.

1.5. Рекомендуется привести аппаратурную схему процесса (порядок работы, содержимое, связь с другими аппаратами).

1.6. Рекомендуется привести характеристики аппаратов, в которых находятся химические вещества или смеси (объем, степень заполнения, наличие контрольно-измерительных приборов и места их расположения, герметичность, наличие сдувок, систем "нагрев-охлаждение", коммуникации приема и выдачи продуктов) и их связь с другими аппаратами.

1.7. Рекомендуется предоставлять информацию об основных параметрах процесса (концентрация компонентов и наличие входного контроля за ними, температура, давление, наличие катализаторов и т.д.).

1.8. Рекомендуется указать максимальные отклонения параметров процессов от регламентных величин.

1.9. Рекомендуется привести информацию о ПБЭ и (или) УБЭ.

1.10. Рекомендуется предоставить сведения о проводимых организационно-технических мероприятиях по обеспечению УБЭ.

1.11. Рекомендуется привести перечень документов, обосновывающих ПВБ процесса (заключение о ПВБ, рекомендации о безопасных условиях проведения процессов, справки о результатах анализов и/или испытаний свойств потенциально опасных веществ и их смесей, отчеты о результатах расчетов и/или экспериментов, отчеты по научно-исследовательским работам, выполненные эксплуатирующей организацией и/или другими организациями).

1.12. Рекомендуется привести перечень имевших место аварийных ситуаций и/или отклонений при проведении данного процесса.

2.1. В преамбулу заключения рекомендуется включить описание процесса, соответствующее приведенному в обосновывающих документах, представленных эксплуатирующей организацией.

2.2. На основании анализа представленной информации рекомендуется указать потенциально опасные вещества и их смеси, технологические операции, в которых они используются и/или образуются.

2.3. Информация о результатах расчетного и/или экспериментального определения пожаровзрывоопасных свойств потенциально опасных веществ, их смесей, об условиях, при которых реализуется потенциальная опасность в форме горения, создания избыточного давления или взрыва может быть основой для оценки экспертной организацией надежности и достаточности организационно-технических мероприятий по обеспечению ПБЭ (если они установлены) и УБЭ. При недостаточности этих мероприятий могут быть выданы соответствующие рекомендации по обеспечению ПБЭ и УБЭ.

2.4. Отдельной строкой рекомендуется формулировать вывод о соответствии (или несоответствии) условий проведения технологического процесса УБЭ.