РБ 060-10 ПОЛОЖЕНИЕ ОБ ОЦЕНКЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Федеральная служба
по экологическому, технологическому и атомному надзору

Утверждено
приказом
Федеральной службы
по экологическому,
технологическому
и атомному надзору
от 14 июля 2010 г.
№ 606

ПОЛОЖЕНИЕ
ОБ ОЦЕНКЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

РБ-060-10

Введено в действие
с 14 июля 2010 г.

Москва 2010

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.

Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору
от 14 июля 2010 г. № 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. № 401, приказываю:

Утвердить прилагаемое Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств.

Руководитель

Н.Г. Кутьин

ПОЛОЖЕНИЕ
ОБ ОЦЕНКЕ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

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 (Т_взр) - 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 (V_уд) - объем парогазообразных продуктов, выделяющихся на единицу объема (массы) вещества (смеси) в результате теплового взрыва.

Содержание

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ II. ПОТЕНЦИАЛЬНО ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА III. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВ И СМЕСЕЙ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ IV. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ИЛИ ВЗРЫВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА Приложение № 1 к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, утвержденному приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору Приложение № 2 к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, утвержденному приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору Приложение № 3 к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, утвержденному приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору Приложение № 4 к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств, утвержденному приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

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.

II. ПОТЕНЦИАЛЬНО ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

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 № 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.

III. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВ И СМЕСЕЙ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

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 (φ_н) (для индивидуальных газов принимаются справочные величины φ_н; способ расчета φ_н для смесей горючих газов приведен в п. 1 приложения № 2 к настоящему Положению);

2) для горючих жидкостей - величины температуры вспышки (Т_всп) и/или нижнего температурного предела распространения пламени (Т_н) (определяются экспериментально или рассчитываются способом, изложенным в п. 3 приложения № 2 к настоящему Положению);

3) для смесей восстановителей с азотнокислыми окислителями - скорость газовыделения (W), температура возникновения теплового взрыва (Т_взр), V_уд парогазообразных продуктов экзотермических процессов окисления (тепловых взрывов) (для экстракционных и сорбционных смесей РХП эти характеристики приведены в приложения № 2 к настоящему Положению).

IV. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ИЛИ ВЗРЫВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

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 № 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.

V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РАДИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА

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 φ_н 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°С ниже величины T_н, 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, ректификацияHNO₃, получение плава уранилнитрата, денитрация), должно быть исключено;

▪ нагревание в закрытых аппаратах азотнокислых растворов до температур выше 120°С 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 № 4 к настоящему Положению.

Приложение № 1к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности
технологических процессов радиохимических производств,
утвержденному приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору

Перечень потенциально пожаровзрывоопасных технологических процессов радиохимических производств предприятий ядерного топливного цикла

Операция	Потенциальная опасность
Растворение отработавшего ядерного топлива	Интенсивное газовыделение при наличии органических веществ в регенерированной азотной кислоте; выделение водорода
Осветление растворов (фильтрование)	Выделение водорода; интенсивное газовыделение при окислении флокулянтов азотной кислотой; осушение содержимого фильтра и нагрев до Tвэр за счет тепла радиоактивного распада
Отделение U и Pu от других актинидов и продуктов деления методом жидкостной экстракции	Выделение водорода; образование горючей смеси паров экстрагента с воздухом; создание избыточного давления в закрытом аппарате (или при недостаточной пропускной способности сдувок открытого аппарата) за счет окислительных процессов в смеси экстрагента и/или восстановителя с азотной кислотой; возникновение теплового взрыва в смеси экстрагента с азотной кислотой при достижении Твзр
Получение плава уранилнитрата	Тепловой взрыв при содержании в упариваемом растворе экстрагента (или продуктов его превращения) сверх пределов растворимости
Аффинаж Pu	Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении экстрагента азотной кислотой, в том числе и в результате теплового взрыва; образование и накопление горючей газовоздушной смеси в сдувочных коллекторах
Сорбционное извлечение продуктов деления (на примере Cs-137, Pm-147, Am-241 в виде диоксида)	Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного процесса газовыделения в азотнокислом растворе при окислении восстановителя; создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении сорбента азотной кислотой; тепловой взрыв при осушении органического сорбента в нитратной форме или из азотнокислого раствора и нагревании его доТвзр
Хранение высокоактивных жидких растворов, перлитных суспензий, отработавшего экстрагента	Выделение радиолитического водорода и метана; образование горючей смеси паров отработавшего экстрагента и продуктов его гидролиза и радиолиза с воздухом тепловой взрыв при наличии в азотнокислом растворе экстрагента в виде отдельной фазы и нагревании его до Твзр
Упаривание растворов средней активности и высокоактивных растворов	Выделение водорода; тепловой взрыв при наличии в упариваемом растворе экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы и нагревании до Твзр
Остекловывание высокоактивных отходов	Образование способной к воспламенению газовой смеси с оксидом углерода (СО) при недостаточном окислении восстановителей азотнокислыми окислителями; создание избыточного давления в печи при попадании восстановителя в количестве, превышающем регламентное
Денитрация плава уранилнитрата	Тепловой взрыв при наличии в плаве экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы
Приготовление раствора гидразин-нитрата	Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой
Упаривание азотнокислых растворов, содержащих восстановители	Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении восстановителей азотной кислотой
Электрохимическое и каталитическое восстановление урана	Выделение водорода
Использование гидразина в качестве восстановителя	Образование азотистоводородной кислоты и взрывоопасных азидов; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой

Приложение № 2к Положению об оценке пожаровзрывобезопасности
технологических процессов радиохимических производств,
утвержденному приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору

Пожаровзрывоопасные характеристики веществ и смесей, используемых в технологических процессах радиохимических производств