АПРК К-141 «Курск»
21.04.2004

 

В.А.Девочкин

капитан 1 ранга,
начальник НИЦ БТС МО РФ,
кандидат технических наук

И.А.Масленников

полковник,
заместитель начальника НИЦ БТС МО РФ
по научной работе,
кандидат технических наук

В.П.Гаенко

капитан 1 ранга,
начальник управления НИЦ БТС МО РФ,
доктор технических наук

В.В.Лобынцев

капитан 1 ранга,
ведущий научный сотрудник НИЦ БТС МО РФ,
кандидат технических наук

Оценка рисков и безопасности технологий по подъему АПК «Курск»

Научно-исследовательский центр безопасности технических систем Министерства обороны Российской Федерации (НИЦ БТС МО РФ) как организация, осуществляющая научно-исследовательскую деятельность и экспериментальные разработки в области безопасности объектов и вооружения МО РФ, приняла непосредственное участие в работах, связанных с оценкой последствий гибели атомного подводного крейсера (АПК) «Курск», и в разработке рекомендаций по обеспечению взрыво- и радиационной безопасности при проведении операции по его подъему, транспортировке и постановке в док.

Цель работ НИЦ БТС МО РФ – прогноз возможного состояния оружия после катастрофы, анализ и оценка безопасности подъема, транспортировки и постановки в док АПК «Курск». На базе НИЦ БТС МО РФ была развернута информационно-аналитическая система решения комплекса задач, связанных с исследованиями тепловых, механических, ядерно-физических, радиационных факторов, проведения логико-вероятностных расчетов (оценок) безопасности и риска, оценок необходимости привлечения состава сил и средств для ликвидации последствий аварии, а также анализа причин катастрофы АПК «Курск».

Основными задачами работ являлись:

  • оценка риска аварий на этапах подготовительных работ, подъема, транспортировки, постановки в док АПК «Курск» и проведения работ в доке, возможных последствий воздействия (ущерба) на окружающую среду и участников работ по ликвидации последствий катастрофы;

  • научно-техническое сопровождение работ по обеспечению безопасности подъема, транспортировки и постановки в док АПК «Курск»;

  • разработка предложений и рекомендаций по обеспечению безопасности подготовительных работ, подъема, транспортировки, постановки в док АПК «Курск» и проведению работ в доке.

Анализ информации о состоянии АПК «Курск» показал наличие на дне двух зон расположения его фрагментов, центры которых отстояли друг от друга на расстоянии около 200 м. В первой зоне основную массу осколков составляли фрагменты практической торпеды калибра 65 см, находившейся в торпедном аппарате (ТА) №4. Здесь же были обнаружены фрагменты этого ТА, легкого корпуса АПК (в том числе фрагменты гидроакустического обтекателя). Центр этой зоны расположен на расстоянии около 60 м от кормы АПК. Характер расположения указанных выше фрагментов позволил предположить, что АПК в момент взрыва находился на перископной глубине. Центр второй зоны находился в первом отсеке АПК. В ней были обнаружены фрагменты корпусных конструкций носовой оконечности, первого отсека АПК, ТА и торпедного оружия. Характер разрушений прочного корпуса АПК позволил заключить, что они могут быть объяснены только взрывом боекомплекта, находившегося в 1-м отсеке АПК.

Обнаруженные в первой зоне фрагменты разрушенного резервуара торпеды с окислителем свидетельствовали о том, что нагрузки, которые воздействовали на него, носили взрывной характер. Полное разрушение прочного корпуса 1-го отсека и наличие во второй зоне фрагментов легкого корпуса и оборудования АПК свидетельствовало о том, что второй взрыв произошел внутри прочного корпуса АПК, и его мощность была значительна.

Оценка возможных сценариев развития аварии на АПК «Курск» показала, что, наиболее вероятно, события развивались в следующей последовательности.

В результате взрыва резервуара с окислителем практической торпеды, находившейся в ТА №4, был разрушен корпус торпедного аппарата, а также были частично разрушены или сильно повреждены соседние ТА и конструкции легкого корпуса. Крышка разрушенной казенной части этого торпедного аппарата, получив начальную скорость около 200-250 метров в секунду, разрушила корпус лежащей на стеллаже боевой торпеды калибра 65 сантиметров, вызвав утечку ее топлива и окислителя.

Раскаленные продукты взрыва (парогазовая смесь, имеющая температуру 1500-2000 градусов), поступившие с ударной волной в 1-й отсек, воспламенили смесь топлива и окислителя, вытекшую из поврежденной торпеды. В результате воздействия воздушной ударной волны на оборудование и ограждающие конструкции 1-го отсека была разрушена значительная часть герметичного настила и стеллажи с торпедами. Вследствие этого при ударе АПК о грунт часть торпед была сброшена со стеллажей и упала на нижние палубы с образованием завала. Это произошло существенно ранее взрыва всего боекомплекта, что было вызвано либо поступлением забортной воды в 1-й отсек, либо заклиниванием носовых горизонтальных рулей и выходом из строя управлявшей ими системы автоматики в результате взрыва окислителя в практической торпеде калибра 65 см.

В результате развившегося в 1-м отсеке высокотемпературного пожара произошел нагрев корпусов торпед и взрывчатых веществ (ВВ) боевого зарядного отделения (БЗО). По истечении промежутка времени приблизительно 2 минуты температура ВВ одной из торпед калибра 53 сантиметров достигла критического значения, и произошла его детонация с последующим развитием аварии по сценарию группового взрыва. При этом передача этой детонации могла осуществляться как в результате воздействия осколочного поля, так и в результате воздействия ударной волны. В результате группового взрыва БЗО торпед, расположенных в 1-м отсеке, были разрушены прочный и легкий корпус 1-го отсека и несколько межотсечных переборок.

Оценка тротилового эквивалента второго взрыва была проведена как на базе известных расчетных методик определения периода пульсации газового пузыря, так и на основе моделирования процессов разрушения прочного корпуса АПК, окруженного водной средой. Масса детонировавшего ВВ, по предварительной оценке, составила величину 2.5-3.5 т, но поскольку максимальная мощность взрыва при детонации всех торпед могла составить 4-5.5 т ТЭ, были проведены более тщательные расчеты, которые показали, что разрушение прочного корпуса и переборок происходило при взрыве, мощностью не менее 3.5 т ТЭ, и этому соответствуют наблюдавшиеся масштабы разрушения АПК.

Полученные данные о мощности аварийного взрыва позволили во взаимодействии со специалистами таких организаций, как ЦКБ МТ «Рубин», ЦНИИ Гидроприбор, ЦНИИ имени академика А.Н.Крылова, РФЯЦ ВНИИЭФ, НПО машиностроения, ОКБМ имени И.И.Африкантова, НПО «Радиевый институт» имени В.Г.Хлопина, РНЦ «Курчатовский институт», 1-й ЦНИИ МО и другие, оценить послеаварийное состояние имевшихся на борту АПК «Курск» торпед, крылатых ракет, ядерных энергетических установок и принять обоснованное решение о возможности безопасного проведения операции по подъему АПК «Курск».

Воздействие аварийных факторов на оружие АПК оценивалось на основе физико-математических моделей, численного решения используемых уравнений и анализа полученных результатов. Моделирование процессов внутреннего взрыва в корпусе АПК и воздействия подводной и воздушной ударных волн на контейнеры крылатых ракет (КР) и другой боекомплект проводилось путем решения связных задач взаимодействия оболочечных конструкций с газообразной и жидкой средой с использованием уравнений теории тонких оболочек, газодинамических уравнений сохранения и теории ударных волн. Аппроксимирование математических моделей проводилось при помощи известных конечно-разностных численных методов. Связность задач достигалась за счет соблюдения граничных условий сопряжения в зонах контакта сред. Все задачи математического моделирования рассматривались в двухмерной и трехмерной постановках.

Разработанные методики позволили определить аварийные воздействия на контейнеры, КР и торпеды, находившиеся на АПК. Результаты расчетов показали, что воздействие подводной ударной волны на носовые контейнеры ПКР при аварийном взрыве боезапаса носило осциллирующий характер с амплитудой продольного воздействия около 150-170 МН, поперечного воздействия около 100-120 МН и длительностью периода примерно 20 метров в секунду. Воздействие отраженной подводной ударной волны от корпуса также носило осциллирующий характер с амплитудой 110-120 МН и длительностью около 10-12 метров в секунду.

Логико-вероятностная схема развития аварии была разработана на базе метода, позволяющего моделировать сложные ветвящиеся стохастические процессы и адекватно описывать аварийные ситуации, их исходы и последствия. Также были применены технологии автоматизированного структурно-логического моделирования, которые позволили провести вероятностную оценку последствий взрыва на АПК «Курск» и оценку рисков возникновения возможных аварийных ситуаций практически на всех этапах работ при подъеме, транспортировке и постановке его в док.

По результатам логико-вероятностных оценок возникновения и развития аварийных ситуаций было установлено, что при взрыве БЗО торпед АПК «Курск» в условиях сухого отсека математическое ожидание числа не взорвавшихся БЗО торпед не превышает 0.8. При взрыве БЗО торпед АПК в условиях частичного затопления 1-го отсека эта же величина находилась в диапазоне 0.38-1.73. Таким образом, число несдетонировавших БЗО при любом сценарии развития аварии не могло превысить двух единиц.

На основе проведенных исследований и оценок были подготовлены предложения и рекомендации по обеспечению безопасности подготовительных работ, подъема, постановки в док АПК «Курск» и работ в доке для конкретных операций и технологических процессов. Предложена матрица анализа рисков для оценок опасности и принятия решений по возможности выполнения тех или иных работ.

В ходе работ по подготовке к операции подъема и транспортировки АПК «Курск» проведен расчет необходимого состава сил и средств для ликвидации последствий аварий, подготовлены рекомендации по обеспечению безопасности работ, а также разработаны предложения по обследованию оружия АПК «Курск» с помощью метода вибродиагностики во время работ в доке.

В группу специалистов, проводивших оценку последствий катастрофы АПК «Курск» и разработку рекомендаций по ликвидации её последствий, входили доктор технических наук С.Перцев, кандидат технических наук И.Масленников, кандидат технических наук В.Девочкин, доктор технических наук В.Гаенко, кандидат технических наук С.Шабунин, кандидат технических наук С.Пальмин, кандидат технических наук В.Лобынцев, кандидат технических наук В.Карпенко, кандидат технических наук С.Щедрин, кандидат физико-математических наук А.Карпенко, кандидат технических наук В.Борисов, кандидат технических наук В.Белов, кандидат технических наук В.Терновский, К.Щедрин, А.Гомов и другие.

Работы по обеспечению радиоэкологической безопасности операций по подъему, транспортировке и постановке в док АПК «Курск» включали в себя:

  • постановку технических средств радиоэкологического мониторинга;

  • оценку концентрации радионуклидов в воде и в донных отложениях в месте гибели АПК и в районе дока.

Технические средства радиоэкологического мониторинга включали как традиционные средства океанографических и гидрологических исследований (грунтовые трубки, батометры, электрические лебедки и тому подобное), так и специальные сорбционные модули «Ламинария», разработанные НИЦ БТС МО РФ. Они были использованы для определения концентраций радионуклидов в воде непосредственно в районе гибели АПК и в доке в пос. Росляково.

Все отобранные пробы и сорбенты проходили предварительный радиационный контроль, а затем доставлялись в стационарную лабораторию НИЦ БТС МО РФ, где проводился их радионуклидный анализ.

С помощью сорбционных устройств «Ламинария» была оценена концентрация радионуклидов в воде в месте гибели АПК «Курск» перед началом проведения работ.

Одновременно был проведен отбор проб донных отложений в районе гибели АПК «Курск» и их радионуклидный анализ.

Перед постановкой АПК «Курск» в док, находящийся на судоремонтном заводе пос. Росляково, вблизи кормовой оконечности дока с помощью сорбционных устройств «Ламинария» проведена оценка концентраций радионуклидов в воде.

Сравнение характеристик донных осадков и придонных вод, которые получены в декабре 2000 года и в апреле 2001 года, свидетельствует об отсутствии накопления значительных концентраций техногенных радионуклидов.

В целом по полученным данным радиационная обстановка в районе гибели АПК «Курск», в близлежащем районе наибольшей седиментации радионуклидов и в районе дока, находившегося на судоремонтном заводе пос. Росляково, была на уровне фоновых значений.

В группу специалистов, проводивших оценку радиоэкологической безопасности, входили кандидат технических наук В.Лобынцев, кандидат технических наук С.Шелудько, кандидат технических наук А.Байдуков, кандидат технических наук Н.Триумфов, кандидат технических наук Л.Новокшенов, Д.Богомолов, М.Семкин, С.Глаголев, А.Макаренко, В.Васильев, В.Маслобойщикова, Е.Куницына, Е.Крылова, В.Дербин, Е.Война, Н.Калошина, В.Тимофеев.

В.Лобынцев входил в состав экспедиции для проведения радиационного мониторинга в районе гибели АПК «Курск» в сентябре-октябре 2000 года на НИС «Академик Мстислав Келдыш», Д. Богомолов на ГиСу «Гидролог» в июне-июле 2001 года проводил отбор проб воды и донных отложений, а Н.Триумфов устанавливал донные станции с борта НИС «Дальние Зеленцы» в апреле 2001 года.

Специалисты Центра – кандидат технических наук И.Масленников, доктор технических наук В.Гаенко, кандидат технических наук В.Лобынцев, кандидат технических наук С.Пальмин, кандидат технических наук В.Решетняк и другие – принимали участие в работах по оценке воздействия на окружающую среду операции по подъему АПК «Курск» и разработке рекомендаций по обеспечению экологической безопасности.

К работе в правительственной и рабочих комиссий, созданных для оценки состояния вооружения, энергетических установок, легкого и прочного корпуса АПК, радиационной безопасности окружающей среды привлекались доктор технических наук С.Перцев, доктор технических наук В.Гаенко, кандидат технических наук С.Пальмин, кандидат технических наук В.Лобынцев, кандидат технических наук В.Карпенко, кандидат физико-математических наук А.Карпенко.

В группу экспертов при военной прокуратуре по расследованию причин гибели АПК «Курск» входил кандидат технических наук С.Пальмин.

Таким образом, большой коллектив военных ученых Центра во взаимодействии с представителями других организаций, используя самые современные методы и технические средства исследований, провел оценку рисков и безопасности технологий по подъему АПК «Курск», состояния его оружия и реакторной установки, а также разработал рекомендации, необходимые для обеспечения безопасности работ.

© ЦКБ МТ «Рубин», 2003

[...назад]
 

 

Оглавление

В.А.Девочкин, И.А.Масленников, В.П.Гаенко, В.В.Лобынцев

Оценка рисков и безопасности технологий по подъему АПК «Курск»

 

 

 

 

 

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Хостинг предоставлен НТЦ «Интек».
© 1997-2010, РПФ.РУ, Submarina.Ru.