CC BY
76
9. Handy, R.D. Depledge М.Н. Physiological Responses: Their Measurement and Use as Environmental Biomarkers in Ecotoxicology |Текст] / R.D. Handy // Ecotoxicology.— 1999. Vol". 8: 329-349.
10. Kholodkevich, S.V. Real time biomonitoring of surface water toxicity level at water supply stations [Текст] / S.V. Kholodkevich, A.V. Ivanov, A.S. Kurakin |и др.] // Journal of Environmental Bioindicators.— 2008,- Vol. 3, № 1,- P. 23-34.
11. Kholodkevich, S.V. Experiences on ecological status assessment of the Gulf of Bothnia different sites based on cardiac activity biomarkers of caged mussels (Mytilus edulis) [Текст] / S.V. Kholodkevich, T.V. Kuz-netsova, K.K. Eehtonen, A.S. Kurakin // ICES Annual Science Conference.— 2011,— 19—23 September.— Gdansk, Poland.— |Электронный ресурс] http://www. ices.dk/products/CMdocs/CM-2011/R/R2011.pdf. 12 p.
12. Lass, H.U. General oceanography of the Baltic Sea [Текст] /H.U. Lass, W. Mattlmis // In: Eeistel R, State and evolution of the Baltic Sea 1952—2005 /
Editors. Nausch G., Wasmund N. Hoboken, N.J.— John Wiley & Sons, Inc.- 2008. P. 5-44.
13. Radioactivity of the Baltic Sea, 1999-2006 [Текст] / HELCOM Thematic Assessment. Baltic Sea Environment Proc.— 2009,— Publ. № 117.
14. Rheinheimer, G. Pollution in the Baltic Sea |Текст] / G. Rheinheimer // Naturwissenschaften.— 1998,- Vol. 85(7).- P. 318-329.
15. Schiewer, U. Ecology of Baltic Coastal Waters |Текст] / U. Schiewer.— Berlin: Heidelberg:Springer-Verlag, 2008,- P. 428.
16. Wells, P.G. Rapid toxicity assessment and biomonitoring of marine contaminants — exploiting the potential of rapid biomarker assays and microscale toxicity tests |Текст| / P.G. Wells, M.H. Depledge, J.N. Butler |и др.| // Mar Pollut Bull.- 2001.— Vol. 42, 10,- P. 799-804.
17. Special issue on oil in the Baltic Sea. |Текст] / World Wide Fund for Nature.- Baltic Bull.- 1995. № 2-3.
УДК627.8:621.22
B.C. Доброборский, В.И. Гуменюк, М.Е. Федосовский
ПРИЧИНА АВАРИИ НА САЯНО-ШУШЕНСКОЙ ГЭС — ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР
Проект Саяно-Шушенской ГЭС предусматривал различные меры защиты гидроагрегатов как с помощью различных основных и резервных автоматических систем, так и путем много-уровнего контроля силами персонала. Указанные меры должны были исключить возможность возникновения серьезной аварии.
Однако 17 августа 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС имени П.С. Непорожнего — филиале Открытого акционерного общества «РусГидро» в результате обрыва шпилеккрышкитурбины ротор гидроагрегата № 2 переместился вверх, и вследствие возникшей разгерметизации вода затопила машинный зал с десятью гидроагрегатами, которые получили повреждения различной степени. Произошли разрушения и конструкций здания. В результате аварии погибло 75 человек, пострадало 13.
Вина за аварию была возложена на 25 человек, в работе которых были установлены многочисленные нарушения нормативных и иных документов и мероприятий, приведшие к ава-
рии, например: необеспечение соблюдения требований о регулярном контроле технического состояния основного оборудования СШГЭС; необеспечение условий для принятия акционерным обществом «РусГидро» действенных мер по безопасной эксплуатации СШГЭС и др.
Целью настоящего исследования являлось установление причин многочисленных допущенных руководящими работниками СШГЭС нарушений, рассматриваемых как проявление «человеческого фактора».
В результате выполненных работ установлено следующее.
Комиссия технического расследования причин аварии выявила многочисленные ошибки как разработчиков проекта ГЭС и гидроагрегатов, так и служб эксплуатации, в частности:
в помещениях с постоянным либо временным расположением персонала отсутствовали эвакуационные выходы на отметку не подвергаемую затоплению;
Техносферная безопасность^
заводом-изготовителем не были установлены ограничения по работе турбины в нерекомен-дованной зоне эксплуатации, где происходит неучитываемый повышенный износ ее узлов и агрегатов;
отсутствовала фиксация гаек на шпильках крепления крышки турбины;
система непрерывного виброконтроля, установленного на гидроагрегате № 2 в 2009 году, не была введена в эксплуатацию и не учитывалась оперативным персоналом и руководством станции при принятии решений;
в период с 21.04.2009 по 17.08.2009 наблюдался рост показаний о вибрации турбинного подшипника гидроагрегата № 2 примерно в 4 раза, однако никаких мер принято не было; и многое другое.
Все лица, признанные виновными в аварии, имеющие высшее образование, большой общий стаж работы, возраст в основном старше 50-ти лет и осознающие степень опасности и ответственности на эксплуатируемом объекте, систематически не выполняли часть возложенных на них обязанностей при отсутствии каких-либо объективных причин.
Этот факт, часто именуемый человеческим фактором, можно объяснить следующими причинами.
Функционирование организма человека, как и любого другого живого организма, есть непрерывное чередование циклов биохимических реакций, сопровождающихся фазами потребления и выделения энергии, в основном синтезом из продуктов питания и последующим гидролизом аденозинтрифосфата (АТФ).
Упрощенный график этих циклов показан на рис. 1.
Как видно из рис. 1, в начале реакции происходит интенсивный синтез АТФ, который по-
степенно затухает в результате уменьшения концентрации ингредиентов, участвующих в этой реакции. После достижения минимальной концентрации ингредиентов, синтезирующих АТФ, но одновременно при этом максимального количества синтезированного АТФ синтез АТФ прекращается и начинается его гидролиз.
Количество выделяемой энергии всегда больше потребляемой. Поэтому организм человека всегда находится в устойчивом неравновесном термодинамическом состоянии, а среднее значение энергии организма положительно (Жср>0).
Эти процессы полностью совпадают с теорией неравновесной термодинамики И.Р. Пригожи-на, в соответствии с которой термодинамические системы переходят из начального состояния, близкого к равновесному, в сильно неравновесное, после чего в результате бифуркации эти системы переходят в другое состояние, характеризующееся другими термодинамическими процессами. В рассматриваемом случае сильно неравновесное состояние определяется максимальным количеством синтезированного АТФ.
Протекание циклов биохимических реакций представляет собой сложный процесс, зависящий от многих условий, которые часто невозможно учесть, но в конечном итоге их скорость и, соответственно, интенсивность выделяемой либо поглощаемой при этом энергии подчиняются закону действующих масс:
<*Сд = ¿Сь Ж (¡1
кс„си,
где са, сь — концентрации веществ; к — константа скорости реакции.
Этот принцип чередования биохимических реакций на уровне клеток, органов, систем и целостного организма в виде различных физиоло-
Рис. 1. Упрощенный график синтеза и расщепления АТФ: 1 — синтез АТФ, 2— гидролиз АТФ
гических колебаний внешне наблюдается в виде биоритмов.
При воздействии на организм человека нагрузок в нем возникают функциональные сдвиги — изменения средних значений физиологических и психологических параметров как реакции на эти нагрузки, например рост температуры тела, пульса или артериального давления.
Как показал проведенный нами анализ, эти функциональные сдвиги есть результат работы систем автоматического регулирования термодинамического состояния организма человека и обеспечивают устойчивость этого состояния. Причем закономерность работы этих систем соответствует теории автоматического регулирования A.M. Ляпунова.
В процессе жизнедеятельности организма человека функциональные сдвиги могут иметь как разовый характер (например, последовательные рост и восстановление пульса в результате подъема тяжести и последующего отдыха), так и периодический (например, суточные и недельные колебания функциональных сдвигов в результате чередований состояний сна и бодрствования). Часто за время сна в течение рабочей недели не происходит полное восстановление функциональных сдвигов, и наблюдается их рост. Полное восстановление функциональных сдвигов происходит лишь за выходные дни, как это показано на рис. 2.
Рис. 2 демонстрируют, что в процессе рабочей недели происходит рост средних значений функциональных сдвигов, а в выходные дни — их восстановление.
Благодаря циклам потребления и выделения энергии организм человека, как и любой другой живой организм, обладает свойством фенотипи-ческой адаптации, т. е. способности изменять свои параметры в зависимости от воздействующих на
него нагрузок для сохранения устойчивости своего неравновесного термодинамического состояния. Причем параметров как физических, так и психологических, так как и те и другие вызывают соответствующие биохимические реакции и закономерности изменения их скорости.
В результате краткого воздействия тех или иных нагрузок у организма происходит оперативная фенотипическая адаптация к этим нагрузкам. При этом параметры организма не изменяются.
Но в результате длительного воздействия тех или иных нагрузок у организма происходит устойчивая фенотипическая адаптация к этим нагрузкам, даже если они являются источниками опасности. Закономерность этих процессов определяется параметрами нагрузок и параметрами организма, на который они воздействуют.
На рис. 3 показан пример упрощенного графика процесса устойчивой фенотипической адаптации к периодической нагрузке с постоянными параметрами.
График на рис. 3 показывает, что в результате воздействия периодической нагрузки с постоянными параметрами происходит постепенная перестройка организма, в результате которой он адаптируется к этой нагрузке. Это можно проиллюстрировать процессами, происходящими у спортсменов, у которых в результате периодических постоянных тренировок изменяется их устойчивое физическое состояние.
Аналогичные процессы фенотипической адаптации, только в значительно большем диапазоне, происходят при психологических нагрузках.
Так, в результате движения на автомобиле с большой скоростью (например, 170 км/ч) организм человека в первое время ощущает ее опасность, но затем по мере движения с этой
Рис. 2. Типовой график изменения суточных и недельных функциональных
сдвигов
Техносферная безопасность
Рис. 3. Пример графика устойчивой фенотипической адаптации к периодическим нагрузкам с постоянными параметрами
скоростью он к ней адаптируется. При этом функциональный сдвиг, например повышение частоты сердечных сокращений, вначале вызванный большой скоростью, постепенно восстанавливается. Зато затем при значительном уменьшении этой скорости (например, до 30 км/ч) в результате фенотипической адаптации у человека создается впечатление, что автомобиль почти не движется, и он может из него выйти и пойти пешком.
Такие же процессы фенотипической адаптации происходят и во многих других случаях, например при реакции врача при виде крови, реакции военных на боевые действия, у персонала, постоянно работающего с источниками повышенной опасности, и т. д.
Те же процессы произошли и у персонала Саяно-Шушенской ГЭС.
В результате работы в комфортных условиях при длительном отсутствии серьезных нарушений в работе Саяно-Шушенской ГЭС у них произошла фенотипическая адаптация.
В результате систематически и без последствий начали допускаться нарушения требований нормативных документов, не выполнялись необходимые мероприятия по обеспечению ее безопасности и даже наличие признаков серьезных нарушений в работе второго агрегата — повышенной вибрации — не вызвало необходимой реакции персонала, в результате чего и произошло авария.
Таким образом, одной из основных причин аварии, к сожалению, не отраженной в акте технического расследования, следует считать отсутствие учета человеческого фактора — естествен-
ного биологического процесса фенотипической адаптации персонала.
По причине фенотипической адаптации персонала произошли аварии и на других энергетических объектах, в том числе на Чернобыльской АЭС, АЭС Фукусима-1 и других.
Для количественного учета человеческого фактора при решении вопросов безопасности объектов нами была осуществлена разработка способа объективной количественной оценки воздействия на организм человека различных нагрузок.
В качестве критерия воздействия нагрузок было предложено использовать время восстановления функциональных сдвигов, вызванных этими нагрузками. При этом обеспечивается соизмеримость разнообразных по природе и физическим свойствам источников нагрузок и различных физиологических параметров организма человека.
С помощью разработанного способа можно определять количественную оценку степени адаптированности персонала к условиям работы, на основании которой могут быть разработаны меры, исключающие либо значительно уменьшающие вероятность возникновения аварийных ситуаций из-за человеческого фактора.
Как показали проведенные нами исследования, в ряде случаев вероятность отказов из-за человеческого фактора многократно превышает вероятность отказов из-за неисправности машин. Кроме того, действия персонала в определенных случаях, например под воздействием эмоций, паники и др., могут быть в принципе непредсказуемыми.
Поэтому основным путем решения проблемы уменьшения вероятности аварий и катастроф на энергетических объектах следует считать полную автоматизацию их систем управления и контроля состояния и функционирования.
На долю человека в предельном случае должны остаться лишь пассивное наблюдение за работой энергетических объектов по заданным режимам, управление автоматизированными системами и остановка объектов средствами автоматики в необходимых случаях, что лишит его прямого доступа к источникам опасности.
При этом алгоритм работы автоматизированных систем при нештатных ситуациях должен предусматривать в первую очередь автоматическую остановку этих объектов, а не сигнализацию об отказе.
Тем не менее, поскольку полностью исключить участие человека в работе энергетических объектов невозможно, необходим подробный анализ возможных вариантов негативного воздействия человеческого фактора на работу энергетических объектов, включая самые непредсказуемые, и принятие мер для уменьшения возможного ущерба.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доброборский, Б.С. Термодинамика биологических систем [Текст]: Учебное пособие. Б.С. Доброборский / Под ред. проф. Е.С. Мандрыко // СПб.: Палитра, 2006,- 52 с.
2. Патент РФ № 2519576. 2000. Способ оценки величины воздействия на организм человека различных нагрузок [Текст] / Б.С. Доброборский, E.H. Кадыскина,— Бюллетень N° 33.
3. Ляпунов, A.M. Общая задача об устойчивости движения [Текст] / A.M. Ляпунов,— Классики естествознания. Математика, механика, физика, астрономия,— М.-Л.: Гостехиздат, 1950,— 473 с.
4. Пригожим, И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур |Текст| / И. Пригожин, Д. Кондепуди,— М.:" Мир, 2002,- 461 с.
