Принципы задания требований

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ №2/1999, стр. 41-44

Принципы задания требований

к ядерному оружию

по безопасности

Полковник Н.Н.РАДАЕВ,

доктор технических наук

КОМПЛЕКСЫ ядерного оружия (ЯО) и ядерные боеприпасы (ЯБП) на этапе их автономной эксплуатации представляют значительную потенциальную опасность для личного состава, населения и окружающей среды. Связана она с риском ядерных и радиационных аварий, предпосылками которых являются транспортные катастрофы, ошибочные и несанкционированные действия персонала, нападения, стихийные бедствия. Реализующиеся в аварийных ситуациях воздействия (механические, термические, электромагнитные и т.п.) могут привести к ощутимым, а в ряде случаев и катастрофическим последствиям. Обычно рассматривают такие виды потенциальной опасности ЯО, как радиационная, взрывоопасность, токсикологическая.

Для ограничения последствий возможных аварий к ЯО предъявляют требования по различным видам безопасности. Перед принятием комплекса ЯО на вооружение эти требования должны быть подтверждены экспериментально (путем проведения испытаний соответствующих видов) либо экспериментально-теоретическими методами.

Особенностью требований по безопасности, в отличие от требований по надежности, прочности, стойкости, является то, что вероятность аварийных ситуаций в течение срока эксплуатации ЯО для произвольного образца минимальна.

Пусть- вероятность попадания произвольного образца ЯО в аварийную ситуацию в течение срока его эксплуатации Т, а- вероятность аварии комплекса ЯО при условии попадания его в аварийную ситуацию. Здесь- случайные величины действующей аварийной нагрузки (перегрузка на узлах крепления, температура, сила тока в грозовом разряде и др.) и предельной нагрузки. Предельную нагрузку, характеризующую устойчивость комплекса к аварийному воздействию, можно с некоторым допущением считать детерминированной величинойи устанавливать в качестве нормативной при определении требовании по безопасности ЯО.

На пути распространения аварийных воздействий к критически важным с точки зрения безопасности узлам ЯО (заряды взрывчатого и делящегося вещества, ракетного топлива и др.) установлены физические барьеры. Это корпуса транспортного средства, контейнера, ЯБП, включающие специальные защитные экраны и чехлы, ослабляющие (снижающие) аварийную нагрузку (теплозащита, бронирование, экранирование). Защищенность комплекса от внешних воздействий характеризуется коэффициентом их ослабления

Таким образом, безусловная вероятность аварии ЯО в течение срока эксплуатации определяется по формуле

(1)

Пусть П - потери в стоимостном выражении от возможной аварии ЯО, т.е. непосредственный ущерб и затраты на ликвидацию ее последствий (политических, экономических, экологических, социальных). Риск от эксплуатации потенциально опасного объекта характеризуется математическим ожиданием потерь

(2)

учитывающим как его потенциальную опасность, так и возможность ее реализации.

Рассмотрение уравнений (1) и (2) показывает, что безопасность ЯО можно повысить следующими способами: снижением вероятности попадания в аварийные ситуации, повышением защищенности, повышением устойчивости, снижением последствий аварий.

К мерам первого и второго способов относятся меры от охраны и обороны до применения специальных транспортных контейнеров для защиты ЯО от внешних воздействий, причем меры, принимаемые при реализации первого способа, считаются, как правило, организационными, а второго - техническими.

Повышение устойчивости (третий способ) связано с конструктивными решениями в ЯО (например, замена взрывчатых веществ на малочувствительные к внешним воздействиям). Снижение последствий аварий можно обеспечить как конструктивными решениями (повышением «внутренней безопасности» комплекса, например заменой в ядерных зарядах радиотоксичного плутония на уран), так и организационно-техническими мероприятиями (защита личного состава и населения на случай возможных радиационных аварий, ликвидация их последствий). Последняя группа мер осуществляется в масштабе всей страны в рамках системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях.

При принятии решения на разработку комплекса ЯО, задании к нему требований с учетом обеспечения безопасности целесообразно руководствоваться рядом общих принципов.

Принцип обоснования. Принимаемый на вооружение комплекс ЯО должен принести государству и обществу больше пользы, чем вреда. Польза от ЯО связана с его эффективностью (Э) при боевом применении (например, с ущербом противоположной стороне, предотвращенным ущербом своей стороне, стоимостью заменяемых неядерных средств поражения в рамках достижения декларируемых целей национальной безопасности), а вред - с потерями (П) от возможных аварий при эксплуатации. Кроме того, должны учитываться затраты (С) на разработку, производство и эксплуатацию комплекса, включая меры по повышению безопасности при эксплуатации. Таким образом, разработка ЯО с показателем опасности Q обоснованна, если выполняется условие

(3)

(все слагаемые берутся в стоимостном выражении). В реальных условиях решение на разработку должно приниматься, если левая часть условия (3) много больше 0.

Если негативные последствия от эксплуатации и (или) затраты на разработку и производство чрезмерно велики, то разработка комплекса ЯО нецелесообразна.

Условие (3) является обобщением показателя «эффективность - затраты», используемого при тактико-технико-экономическом обосновании решений о принятии на вооружение новых комплексов. Однако специфика оценки пользы от ЯО затрудняет применение условия (3). Поэтому последнее можно представить в несколько ином виде, а именно в сравнении с уже стоящим на вооружении аналогичным комплексом с показателями эффективностии потерями от аварии

(4)

где - преимущества от принятия на вооружение и

возможного использования комплекса ЯО по сравнению со стоящим на вооружении комплексом;

- снижение ущерба в результате принятых мер по повышению безопасности, которое является пользой от замены старого комплекса новым.

Величинаоценивается, например, снижением стоимости выполнения боевой задачи. Так, повышение вероятности поражения цели позволяет снизить наряд средств для выполнения боевой задачи.

При модернизации ЯО в интересах повышения безопасности используется показатель «безопасность - затраты»: снижение ущерба при эксплуатации модернизированного комплекса должно оправдывать затраты на модернизацию.

При выборе мер обеспечения безопасности используется принцип оптимизации. Учитывая, что в общем случае не только П, но и Э и С зависят от принимаемых мер по повышению безопасности, последние должны выбираться из условия максимума целевой функции:

(5)

т.е. предполагаемая польза от мер по повышению безопасности ЯО за вычетом затрат должна быть максимальной.

Кроме общих принципов при установлении соотношений между отдельными свойствами ЯО и целесообразными стратегиями их улучшения может использоваться ряд частных принципов. Из принципа оптимизации следует принцип избирательного повышения безопасности, согласно которому прежде всего следует реализовывать меры, обеспечивающие большее снижение опасности на единицу затрат.

Известно, что снижение вероятности попадания ЯО в аварийные ситуации (Qac) достигается в основном организационными мерами (снижение аварийности на транспорте, повышение дисциплины личного состава, уровня профессиональной подготовки и т.д.), a Qав- техническими. Раньше (до аварии на Чернобыльской АЭС) безаварийная эксплуатация ЯО обеспечивалась главным образом комплексом организационных мер по недопущению попадания ЯО в аварийные ситуации. На современном этапе возможность аварийных ситуаций с ЯО не исключается (в связи с ухудшением социально-экономической ситуации в стране она возрастает), а приоритет в снижении опасности эксплуатации ЯО отдан техническим мерам. В соответствии с этим принципом необходимо повышать защищенность (kосл) и устойчивость (Х0) комплекса к аварийным нагрузкам, т.е. устанавливать физические барьеры и повышать собственную радиационную, токсикологическую и взрывобезопасность ЯО.

При обеспечении защищенности ЯО применяется принцип эшелонированной защиты, основанный на использовании физических барьеров. Поскольку аварийные ситуации чаще всего возникают в процессе транспортирования ЯО, такие барьеры в общем случае создаются для системы «транспортное средство - контейнер - корпус объекта». Распределяя требования по защищенности между физическими барьерами, необходимо предусматривать избирательное повышение безопасности, когда в качестве первоочередных намечаются меры, дающие наибольшую отдачу. При этом дополнительные защитные функции на корпус самого ЯБП возлагать не следует, так как это может снизить эффективность ЯО.

Военно-экономический анализ затрат на создание комплекса ЯО, преимуществ от боевого применения и потерь при эксплуатации часто сделать довольно сложно. Поэтому, учитывая, что суммарный ущерб за время эксплуатации ЯО равен сумме ущербов от отдельных аварийных ситуаций или воздействий, при задании требований по безопасности целесообразно использовать принцип равной защищенности (устойчивости) комплекса ЯО ко всем аварийным воздействиям с учетом вероятности и последствий их реализации. Большая защищенность (устойчивость) должна обеспечиваться по отношению к тому аварийному воздействию, которое имеет большую вероятность реализации и (или) чревато более значимыми последствиями.

Таким образом, фактор потенциальной опасности оказывает непосредственное влияние на принятие решения о развертывании новых или модернизации существующих комплексов ЯО. Использование сформулированной системы принципов позволит снизить суммарные затраты на обеспечение безопасности и возможный ущерб от аварий при эксплуатации ЯО. Что касается уже находящихся на эксплуатации комплексов ЯО и ЯБП, то необходимо принимать все доступные организационные и технические меры, снижающие потенциальную опасность их эксплуатации, - от снижения вероятности аварийных ситуаций при проведении работ с ЯО до подготовки специальных формирований по ликвидации их последствий.