VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

1 2007 ročník II

SBORNÍK vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava Řada bezpečnostní inženýrství

TRANSACTIONS of the VŠB – Technical University Ostrava Safety Engineering Series

OSTRAVA

ISBN 978-80-248-1552-7 ISSN 1801 – 1764

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

1 2007 ročník II

SBORNÍK vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava Řada bezpečnostního inženýrství

TRANSACTIONS of the VŠB – Technical University Ostrava Safety Engineering Series

OSTRAVA

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství

REDAKČNÍ RADA: vedoucí redaktor: doc. RNDr. Jiří Švec, CSc. členové redakční rady: doc. RNDr. Jiří Švec, CSc., doc. Dr. Ing. Michail Šenovský, Dr. Ing. Aleš Bernatík, Lenka Rymlová OBSAH Kateřina BLAŽKOVÁ Cvičení havarijní připravenosti při únicích nebezpečných látek ...................... .............. .1

Dana CHUDOVÁ, Kateřina BLAŽKOVÁ Přeprava nebezpečných látek z pohledu havarijního plánování území .............................9

Petr KUČERA, Tomáš PAVLÍK Nové směry ve vývoji modelů pro evakuaci osob ...........................................................15

Ivo MILATA, Zdeněk DVOŘÁK, Lenka ROŠTEKOVÁ Využitie teórie hromadnej obsluhy pri dosahovaní vysokej bezpečnosti práce v dopravnej infraštruktúre ...............................................................................................27

Vladimír PITSCHMANN, Zbyněk KOBLIHA, Emil HALÁMEK Detekční trubička ke zjišťování formaldehydu v ovzduší ...............................................37

Dana PROCHÁZKOVÁ Shrnutí výsledků rešerše zaměřené na ochranu kritické infrastruktury .......................... 45

Miroslav SUŠKO Formy a zdroje nukleárného ohrozenia ...........................................................................63

Pavel ŠENOVSKÝ Statistika havárií v průmyslových zónách v letech 1997-2004 .......................................73

Jiří ŠVEC Bodové a nebodové zdroje fyzikálních polí ....................................................................81

Krátké zprávy: ................................................................................................................89

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Kateřina BLAŽKOVÁ* CVIČENÍ HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOSTI PŘI ÚNICÍCH NEBEZPEČNÝCH LÁTEK EMERGENCY PREPAREDNESS EXERCISES ASSOCIATED WITH HAZARDOUS MATERIAL RELEASES Abstrakt K zajištění ochrany obyvatelstva, životního prostředí a havarijní připravenosti bylo v Moravskoslezském kraji v průběhu let 2005 a 2006 prověřeno pět vnějších havarijních plánů formou taktického cvičení složek integrovaného záchranného systému. Příspěvek se zabývá dokumentací havarijního plánování v oblasti nebezpečných látek. Řeší přípravu, volbu námětů a cílů taktických cvičení, jejich realizaci a následné vyhodnocení. Abstract During the years 2005 and 2006, five External Emergency Plans was examined to ensure the appropriate level of civil protection, environmental protection and emergency preparedness. These plans were examined by tactical exercises of Integrated Rescue System. This text is interested in emergency planning documentation in the context of hazardous materials. It solves the preparation phase of tactical exercise involving the choice of the theme and objective. The consequent realization and evaluation is mentioned too. Key words: emergency planning, external emergency plan, civil protection, emergency preparedness, integrated rescue system, hazardous materials Úvod Cesta k zajištění ochrany obyvatelstva, životního prostředí a majetku vede přes proces havarijního plánování, jehož nedílnou součástí je analýza rizika. Nejsme-li schopni riziko identifikovat a analyzovat, nejsme schopni se proti němu účinně bránit. Proces havarijního i krizového plánování v sobě odráží nejen tvorbu konkrétních plánů, ale rovněž stanovování úkolů a cílů k zajištění bezpečnosti, prověřování stanovených úkolů a dále procvičování stanovených postupů formou cvičení havarijní připravenosti. Havarijní připravenost je v tomto smyslu chápána jako příprava opatření na odvrácení dopadů havárií nebo aspoň na jejich zmírnění a zahrnuje zpracování scénářů možných havárií, jejich odezvy, řízení odezvy a přípravu sil a prostředků pro odezvu na havárii [1]. Oblast havarijního plánování a analýzy rizika je v České republice zakotvena především v zákoně o integrovaném záchranném * Ing., Ph.D., Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, odbor ochrany obyvatelstva a krizového řízení, Výškovická 40, Ostrava – Zábřeh 700 30, e-mail: [email protected]

1

systému [2], dle kterého jsou pro území jednotlivých krajů zpracovány v rámci krizového řízení rovněž havarijní plány kraje a vnější havarijní plány. Dokumentace havarijního plánování Nosným prvkem dokumentace havarijního plánování, jak vyplývá ze zákona č. 239/2000 Sb. [2], je havarijní plán kraje, který se zpracovává pro řešení mimořádných událostí, které vyžadují vyhlášení třetího nebo zvláštního stupně poplachu. Obsahové náležitosti jsou dány v příloze č. 1 vyhlášky č. 328/2001 Sb. [4]. V havarijním plánu kraje jsou řešeny opatření k zajištění ochrany obyvatelstva, životního prostředí, majetkových a kulturních hodnot ve vztahu k identifikovaným mimořádným událostem na území kraje (např. povodně, úniky nebezpečných látek, dopravní nehody, zemětřesení). Havarijní plán kraje dává v oblasti analýzy rizika a plánování opatření prostor pro priorizaci nejen jednotlivých typů mimořádné událostí, ale rovněž pro priorizaci rizika s nebezpečnými látkami mimo dikci zákona o prevenci závažných havárií [3]. Vnější havarijní plány (dále jen „VHP“) jsou specifické plány, prostřednictvím kterých jsou plánována opatření k zajištění ochrany obyvatelstva, životního prostředí a majetku pro území zóny havarijního plánování dle zákona o prevenci závažných havárií [3]. Zpracovávají se dle zákona o prevenci závažných havárií [3] pro provozovatele zařazené do skupiny B. Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje (dále jen „HZS MSK“) zpracoval VHP v průběhu let 2003 a 2004. Přehled VHP s uvedením hlavních ohrožujících nebezpečných látek v Moravskoslezském kraji je sumarizován v tabulce, viz Tabulka č. 1. Tabulka č. 1: Přehled VHP s uvedením nebezpečných látek v MSK VHP Vnější havarijní plán BOCHEMIE, s.r.o. Vnější havarijní plán BorsodChem MCHZ, a.s. Vnější havarijní plán Energetika Třinec, a.s. a Třinecké železárny, a.s.

Vnější havarijní plán Energetika Vítkovice, a.s. Vnější havarijní plán EXPLOSIA, a.s., odbytový sklad Krmelín Vnější havarijní plán Mittal Steel Ostrava, a.s.

Vnější havarijní plán OKD, OKK, a.s., Koksovna Svoboda Vnější havarijní plán OKD, OKK, a.s., Koksovna Jan Šverma Vnější havarijní plán PRIMAGAS, s.r.o., odštěpný závod Horní Suchá Vnější havarijní plán ČEPRO, a.s, sklad Sedlnice (nový objekt, VHP v současné době není schváleno)

2

Nebezpečná látka chlor amoniak koksárenský plyn vysokopecní plyn konvertorový plyn chlor koksárenský plyn konvertorový plyn výbušniny koksárenský plyn konvertorový plyn vysokopecní plyn koksárenský plyn koksárenský plyn propan butan benzín nafta

Obsah VHP je dán přílohou č. 2 vyhlášky č. 103/2006 Sb. [5]. V informační části VHP obsahuje mimo jiné identifikaci provozovatele a popis objektů a zařízení, určení zdrojů rizika, vymezení zóny havarijního plánování včetně uvedení geografické, demografické, klimatické, hydrogeologické charakteristiky, popisu sídel a infrastruktury, popis organizace havarijní připravenosti v zóně havarijního plánování, výčet a charakteristiky potenciální havárie. Operativní část VHP obsahuje především úkoly příslušných správních úřadů, složek IZS a dalších subjektů při vzniku závažné havárie, způsoby koordinace, zabezpečení informačních toků při řízení záchranných a likvidačních pracích apod. Třetí částí jsou tzv. plány konkrétních činností. Jedná se o samostatné plány zpracované pro území zóny havarijního plánování, konkrétně: • Plán vyrozumění, • Plán varování obyvatelstva, • Plán ochrany obyvatelstva, • Prán záchranných a likvidačních prací, • Plán dekontaminace, • Plán monitorování, • Plán regulace pohybu osob a vozidel, • Traumatologický plán, • Plán veterinárních opatření, • Plán zamezení a požívání potravin, krmiv a vody kontaminovaných nebezpečnou látkou, • Plán preventivních opatření k zabránění nebo omezení domino efektu, • Plán opatření při hromadném úmrtí osob, • Plán opatření k minimalizaci dopadů na kvalitu životního prostředí, • Plán zajištění veřejného pořádku, • Plán komunikace s veřejností a hromadnými informačními prostředky • Plán nakládání s odpady vzniklými při závažné havárii. Vzhledem k širokému spektru odborností potřebných ke zpracování jednotlivých plánů konkrétních činností, se na jejich zpracování podíleli další subjekty, např. Krajská hygienická stanice MSK, Policie ČR – Městské ředitelství Ostrava, Krajská veterinární správa ČR a Magistrát města Ostravy – odbor zdravotnictví. Vzhledem k obsáhlosti VHP byly HZS MSK zpracovány, jako pracovní dokumentace k VHP, tzv. havarijní karty [6], které jsou nástrojem rozhodování v případě vzniku havárie s únikem nebezpečných látek. Jsou zpracovány ve variantách dle dosahů účinků havarijních projevů pro jednotlivé havarijní scénáře (definované pro různé zdroje rizik s ohledem na další podmínky, např. meteorologické podmínky) a určeny složkám, které se podílejí na organizaci zásahu, minimalizaci následků a ochraně obyvatelstva. Havarijní karty jsou z praktického hlediska zpracovány ve formátu A4. Obsahují textovou a grafickou část. V textové části je uveden stručný popis zdrojů nebezpečí, nebezpečné vlastnosti látky, stanovení dosahů účinků havarijních projevů, organizace zásahu a činnosti zasahujících složek, počet ohrožených osob, ohrožené významné objekty, relace pro varování obyvatelstva. Grafická část (viz

3

Obrázek 1) znázorňuje dosahy účinků havarijních projevů, příjezdové cesty pro zasahující složky, kontaktní stanoviště, významné objekty, pokrytí ohroženého území signálem sirén apod. Námět a cíl cvičení Na území Moravskoslezského kraje je 11 provozovatelů, pro které Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje zpracoval vnější havarijní plány. Dle platných legislativních předpisů [4] jsou vnější havarijní plány prověřovány z hlediska jejich aktuálnosti cvičením minimálně jedenkrát za tři roky. Prověření vnějšího havarijního plánu může být realizováno prověřovacím nebo taktickým cvičením [7]. Vzhledem k tomu, že se s prověřováním těchto plánů začíná, je potřeba více času věnovat jejich přípravě. Proto byla v Moravskoslezském kraji zvolena forma taktických cvičení složek IZS, která nařizuje ředitel HZS MSK. Cílem taktického cvičení v rámci prověření vnějšího havarijního plánu z využitím manuálu havarijních karet [6] je prověření součinnosti složek IZS a správních úřadů při závažné havárii s ohledem na aktivaci složek IZS podílejících se na záchranných a likvidačních pracích, koordinaci složek operačním a informačním střediskem IZS, taktiku složek IZS při společném zásahu, vyrozumění orgánů územních samosprávných celků a dalších orgánů zabezpečujících plnění úkolů vyplývajících z VHP, varování okolních provozovatelů v dosahu účinků havarijních projevů, včetně prověření jejich odezvy, varování obyvatelstva a významných objektů (např. školy, nemocnice, ústavy). Do cvičení jsou mimo provozovatele zapojeni: Centrum tísňového volání Ostrava, krajské varovací centrum, příslušné jednotky hasičského záchranný sbor kraje a jednotky sboru dobrovolných hasičů, místě příslušná obvodní oddělení Policie České republiky, Městská policie, Územní středisko záchranné zdravotnické služby kraje. Ve fázi přípravy cvičení je důležitá volba scénáře havárie a plánování rozehry. Je definován zdroj úniku, čas potřebný k zamezení úniku, vypočteno uniklé množství a dosahy účinků havarijních projevů pro uvažované meteorologické podmínky. Scénář je volen s ohledem na cíle cvičení, aby došlo k prověření co největšího počtu plánovaných opatření. Vlastní cvičení je realizováno v souladu s plánem cvičení. Postup při cvičení pak probíhá dle zpracovaných havarijních karet. Obrázek 1: Grafická část havarijní karty IZS

4

Realizace a vyhodnocení cvičení Rozehra cvičení je realizována buď ze strany provozovatele, který identifikuje únik na svém zařízení, nebo náhodným pozorovatelem z řad civilního obyvatelstva, hlášením události na centrum tísňového volání (dále jen „CTV“). CTV aktivuje činnost složek IZS, včetně sdělení čísla havarijní karty pro zásah, provádí varování významných objektů v zasažené oblasti, informování dopravního podniku a dotčených správních úřadů. Krajské varovací centrum (mimo území Ostravy OPIS) zajišťuje varování obyvatelstva. Provozovatel a hasiči provádějí průzkum. Jednotky HZS kraje a SDH provádějí průzkum přidělených úseků a varování obyvatelstva. Policie České republiky realizuje uzávěru ohroženého prostoru, regulaci dopravy a pohybu osob. Záchranná zdravotnická služba ošetřuje figuranty, kteří předstírají intoxikaci. Varování obyvatelstva je při cvičeních prověřeno spuštěním elektronické sirény (při cvičeních signál „zkouška sirén“), které je při cvičeních doplněno přímým hlasovým vstupem do sirény z krajského varovacího centra. Sirény jsou při haváriích aktivovány v intervalu 10. minut. První spuštění je úplné (tj. akustický signál + tísňová informace u elektronických sirén); při každém dalším spuštění elektronických sirén je opakována pouze tísňová informace přímým hlasovým vstupem dispečera z krajského varovacího centra. Činnost sirén je periodicky a systematicky prověřována jejich aktivací každou první středu v měsíci, tzv. „zkouška sirén“. Navíc je v rámci této zkoušky do vybrané sirény realizován přímý hlasový vstup z krajského varovacího centra. Slyšitelnost a srozumitelnost podávané informace je monitorována poslechovými hlídkami a vyhodnocována. Zóny havarijního plánování jsou zpravidla pokryty dosahem signálu sirén (viz Obrázek 2 a Obrázek 3). Obrázek 2: Pokrytí území zóny havarijního plánování BorsodChem MCHZ, s.r.o. signálem sirén

5

Obrázek 3: Pokrytí území zóny havarijního plánování BorsodChem MCHZ, s.r.o. verbální informací

Vzhledem k tomu, že dosah slyšitelnosti podávané verbální informace je nižší než dosah signálu sirény, byl zvolen další způsob informování prostřednictvím výstražných rozhlasových zařízení (dále jen „VRZ“) na vozidlech PČR a HZS. Slyšitelnost a srozumitelnost podaných informací je monitorována poslechovými hlídkami. Informování obyvatelstva prostřednictvím VRZ bude používáno pouze jako doplňující prvek varování. Využívání VRZ při haváriích je zařazeno do praktické odborné přípravy příslušníků na území kraje. Vzhledem k nízké slyšitelnosti podávané informace prostřednictvím VRZ, která byla v průběhu jednotlivých cvičení monitorována, bude v letošním roce zahájeno používání mobilních sirén zakoupených pro tyto účely. Vlastní zásah je řízen velitelem zásahu z řad hasičů. Při těchto typech mimořádných událostí, které se týkají průmyslových havárií spojených s únikem většího množství nebezpečných látek, se osvědčilo zřizování štábu velitele zásahu v plném složení. Používání havarijních karet, které jsou zpracovány jako pracovní dokumentace k vnějším havarijním plánům, bylo shledáno jako vhodný nástroj pro zajištění záchranných prací a ochrany obyvatelstva. V současné době probíhá postupné zavádění havarijních karet do praxe. V letošním kalendářním roce budou prověřeny VHP: Bochemie, s.r.o., Mittal Steel Ostrava, a.s. a OKD, OKK, a.s., Koksovna Jan Šverma.

6

Závěr K zajištění havarijní připravenosti ve vztahu k ochraně obyvatelstva je potřeba nepodceňovat pravidelnou přípravu a cvičení nejen složek IZS, ale i obyvatelstva samotného. Nebát se zjištěných nedostatků a plánovat opatření k jejich odstranění je stěžejním krokem k zavedení účinného systému havarijního plánování. Literatura 1. Terminologický slovník pojmů z oblasti krizového řízení a plánování obrany státu. Ministerstvo vnitra ČR, Praha 2004, s. 93. 2. Zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. 3. Zákon č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb. , o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb. , o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií). 4. Vyhláška MV č. 328/2001 Sb., o některých podrobnostech zabezpečení integrovaného záchranného systému, ve znění pozdějších předpisů. 5. Vyhláška MV č. 103/2006 Sb., o stanovení zásad pro vymezení zóny havarijního plánování a o rozsahu a způsobu vypracování vnějšího havarijního plánu. 6. Stuchlá, K: Analýza rizika pro účely vnějších havarijních plánů. 2. ročník konference Bezpečnost v chemickém průmyslu. Sborník přednášek z konference, s.283 – 287. Ústí nad Labem 19. – 20.9.2005, s.283 – 287. 7. Sbírka interních aktů řízení GŘ HSZ ČR a náměstka MV, částka 26/2005. Pokyn GŘ HZS ČR a NMV, kterým se stanoví doporučený postup pro přípravu a provedení prověřovacích a taktických cvičení. 8. RMP EPA Guidance: Environmental Protection and Emergency Response, Chemical Emergency Preparedness and Prevention Office (1999): RMP Series Risk Management Program Guidance for Offsite Consequence Analysis, s. 256. 550-B-99-009. 9. ALOHA 5.4. Areal Locations of Hazardous Atmospheres. U.S. Environmental Protection Agency. August 1999, s. 187.

Summary To ensure the emergency preparedness in the context of civil protection, it is necessary to don't underestimate the periodical preparation and training exercises of the Integrated Rescue System, including public (local population). In the process of implementing the effective system of emergency planning it is crucial to evaluate the detected failures and to plan the needed corrective actions.

7

8

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Dana CHUDOVÁ*, Kateřina BLAŽKOVÁ** PŘEPRAVA NEBEZPEČNÝCH LÁTEK Z POHLEDU HAVARIJNÍHO PLÁNOVÁNÍ ÚZEMÍ TRANSPORT DANGEROUS SUBSTANCES IN EMERGENCY PLANNING Abstrakt Příspěvek se zabývá problematikou přepravy nebezpečných látek v návaznosti na plánování bezpečnostních opatření k zajištění ochrany obyvatelstva a životního prostředí. Důraz v procesu plánování je kladen na analýzu rizika, která je stěžejním vstupem do procesu havarijního plánování území. Nedokážeme-li riziko identifikovat a správně analyzovat, nejsme schopni se proti němu účinně bránit (přijímat opatření). Mimo výčtu metod a jejich porovnání jsou v příspěvku uvedena plánována opatření a zásady chování obyvatelstva v případě havárií s nebezpečnými látkami. Abstract The paper deals with problems of dangerous substances transportation in connection with planning of safety measures to ensuring population protection and environment protection. The emphasis in planning process is layed to risk analysis which goes into the process of emergency planning of the territory. If we don´t prove identify and analyse the risk, we will not able to defend against them (receive measures). Without methods and their comparisons are presented in the paper planned measures and principles of population behaviour in case of the accidents with dangerous substances. Key words: risk analysis, emergency planning, hazardous materials, transport of hazardous materials, risk. Úvod Vyspělá lidská společnost se ve 21. století neobejde bez používání nebezpečných látek. Nebezpečné látky nachází uplatnění jak v průmyslových odvětvích, tak i v běžném životě. Nebezpečnost přepravovaných látek je dána nejen jejich fyzikálně-chemickými vlastnostmi, nýbrž i jejich dalšími vlastnostmi jako jsou toxicita či ekotoxicita. Nejčastěji přepravovanými nebezpečnými látkami v České republice (dále jen „ČR“) jsou LPG, benzín, nafta, chlor, amoniak a další technické plyny [1]. Ze statistických údajů vyplývá, že v silniční přepravě převažují havárie s kapalnými látkami [1], jejichž přeprava je v ČR rovněž nejhojněji zastoupena. * Ing.,VŠB – Technická univerzita Ostrava, FBI, Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva, 700 30 Ostrava – Výškovice, e-mail: [email protected] ** Ing., Ph.D., Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, odbor ochrany obyvatelstva a krizového řízení, Výškovická 40, Ostrava – Zábřeh 700 30, e-mail: [email protected]

9

Význam analýzy rizik Havarijní plánování, od kterého se odvíjí plánování opatření k ochraně lidské společnosti, životního prostředí, majetkových hodnot, se neobejde bez analýzy rizik. Analýza rizika je základním vstupem do celého rozsáhlého procesu havarijního plánování. Prioritou v tomto procesu je identifikace rizik. Pokud nejsme schopni riziko identifikovat, nemůžeme jej analyzovat a účinně se proti němu bránit. Riziko lze z technického pohledu chápat jako pravděpodobnost vzniku škody, tj. ohrožení lidského zdraví a životů, životního prostředí, majetkových hodnot. Nebezpečí (resp. nebezpečnost) je potenciál poškodit analyzovaný cílový systém. K provedení analýzy rizik je vytvořena celá řada metodik. Řešitelé by však měli mít neustále na paměti cíl analýzy, tedy pro koho a za jakým účelem je analýza rizik zpracovávána. Bude-li prováděna analýza pro vnitřní potřebu podniků, použijeme určitě jiné metody analýzy rizik, než budou použity např. pro analýzu ekonomických ztrát pro případ havárií nebo pro stanovení bezpečnosti provozů ve vztahu k řízení rizik v podniku. Jiné metody analýzy budou použity, budou-li analyzována rizika ve vztahu k procesům EIA (posuzování vlivů činností na životní prostředí) nebo ERA (hodnocení dlouhodobých účinků nebezpečných chemických látek a chemických přípravků v prostředí). A v neposlední řadě odlišných metodických přístupů bude použito, bude-li analýza rizika realizována pro účely havarijních plánů území. Typem územních havarijních plánů je např. havarijní plán kraje. Analýza pro tyto účely již musí postihovat širokou škálu různorodých rizik (povodně, technologické havárie, dopravní nehody, epidemie, epizootie apod.). V oblasti přepravy nebezpečných látek je cílem analýzy rizika především identifikace významných přepravních tras v analyzovaném území, určení priorit, odhad potenciálních následků a následně plánování opatření v oblastech vyrozumění, varování, informování, individuální ochrany obyvatelstva, zajištění zdravotnické pomoci, ochrany životního prostředí, veřejného pořádku, odstraňování odpadů apod. Vlastní postup analýzy následků mobilních zdrojů Analýza rizika je ve své podstatě multikriteriálním hodnocením parametrů našeho okolí. Analýza mobilních zdrojů rizik z pohledu území je náročná v tom, že předem nelze stanovit, kde k havárii dojde, jaká nebezpečná látka bude přepravována, ani kolik látky do okolí unikne. Z tohoto pohledu volíme typový přístup k analýze, kterým jsou vytipovány významné přepravní trasy, určeny standardně přepravované nebezpečné látky, stanovena množství nebezpečných látek, která mohou při havárii uniknout. Mezi nejužívanější metody pro hodnocení transportních dopadů patří Tec-Doc 727 [2], Purble book [3], Dow´s indexy [4, 5], ALOHA 5.4. [6] a další. Při výběru analyzovaných dopravních tras se vychází z frekvence přepravy jednotlivých nebezpečných látek [3]. Mezní hodnoty jsou stanoveny odděleně pro překročení individuálního rizika a společenského rizika na dálnicích, silnicích ve městě, silnicích mimo město, železničních tratích s vysokou rychlostí a železničních tratích s nízkou rychlostí.

10

Dělení přepravovaných nebezpečných látek z pohledu cíle, který může být v případě havárie ohrožen. -

Látky hořlavé, výbušné a toxické plyny (i zkapalněné), které výraznou mírou ohrožují životy a zdraví lidí, zejména svými toxickými účinky (např. chlor a amoniak). Hořlavé a výbušné látky ohrožují životy a zdraví lidí účinky tepelné radiace a tlakové vlny, případně rozletem letících trosek. Vzhledem k menším dosahům těchto účinků než u látek toxických nebývají tyto z pohledu ohrožení lidského zdraví hodnoceny.

-

Hořlavé, toxické či ekotoxické kapaliny, které ohrožují především složky životního prostředí, zejména pak půdní prostředí, povrchovou a podzemní vodu (např. ropné látky). Tabulka č. 1: Srovnání následků při transportu nebezpečných látek

Metoda

Látka Chlor

Poznámka Amoniak

Benzín

LPG

Množství (max. množství v autocisterně) 45 t

50 t

30 t

22 t

TecDoc 727 [2]

500 m

200 m

50 m

100 m

FEI [4]

-

Pro množství 10 – 50 t. Ref.č.: chlor =32, amoniak = 31, benzín = 6, LPG = 9

-

23 m

26 m

FEI (benzín) = 77 FEI (LPG) = 102

CEI [5]

95 / 175 m

25 / 50 m

-

-

Netěsnost 30 mm, LC50 / IDLH

Aloha [6]

95 / 180 m

20 / 40 m

-

-

190 / 450 m*

50 / 120 m*

Netěsnost 30 mm, LC50 / IDLH

-

-

* inverze 10 – 15 m

15 – 60 m

VCE (2 000 – 20 000 ppm)

-

Fireball (5 – 10 kW/m2)

-

10 – 15 m

50 – 70 m

360 – 500 m

Výbuch par v cisterně (1 psi)

30 m

-

JetFire (5 – 10 kW/m2) PoolFire (5 – 10 kW/m2)

Z uvedené tabulky vidíme, že nejvyšší dosahy vypočítává TecDoc 727, což je způsobeno tím, že pro odečet vzdálenosti používá jednorázový únik maximálního množství přepravované látky. Při haváriích však nejčastěji dochází ke kontinuálním únikům především ventilovou částí. Z tohoto důvodu lze za důvěryhodnější považovat výsledky hodnocení dle metod FEI, CEI či Aloha. Nápadná shodnost mezi výstupy metody CEI a Aloha je dána

11

principem obou metod, které užívají stejných vstupních údajů a modelují rozptyl plynů dle shodné matematické rovnice. Aloha navíc umí modelovat variabilní meteorologické podmínky. Nová verze 5.4. rovněž umožňuje modelování dosahů účinků havarijních projevů látek hořlavých a výbušných. K hodnocení ohrožení životního prostředí účinky nebezpečných látek lze použít metody vycházející z hodnocení zranitelnosti, např. H&V Index [8] REHRA [7]. V okolí přepravních tras je hodnocena zranitelnost jednotlivých složek životního prostředí vůči účinkům nebezpečných látek, které se při havárií do okolí uvolní. Výstupem hodnocení je index, který lze vizualizovat graficky v mapách (viz Obrázek). Obrázek: Zranitelnost půdního prostředí v okolí přepravní trasy

Zranitelnost půdního prostředí produktovodní sítě Klobouky u Brna - Loukov (výřez)

Stupeň zranitelnosti půdního prostředí 0 ... Nehodnoceno 1 ... Zanedbatelná zranitelnost území 2 ... Malá zranitelnost území 3 ... Průměrná zranitelnost území 4 ... Vysoká zranitelnost území 5 ... Velmi vysoká zranitelnost území

0

1 250

2 500

5 000

7 500

10 000 Meters

-

Proces plánování opatření Bezpečnostní opatření jsou navrhována na základě zpracované analýzy rizik mobilních zdrojů. Na území kraje jsou tato opatření předmětem havarijního plánu kraje. V Moravskoslezském kraji jsou pro případ havárie při dopravě nebezpečných látek zpracovány tzv. „Karty mimořádných událostí“ [11]. Na těchto kartách jsou vytipovány komunikace a železnice, které jsou na území největšími nositeli rizik, odhadnuta pravděpodobnost a rozsah ohrožení ve vztahu k obyvatelstvu, životnímu prostředí, majetku, zásady pro provedení záchranných a likvidačních prací, předpokládané síly a prostředky pro tyto práce, systém vyrozumění a varování, popis stávajících preventivních opatření, další dokumentace zabývající se problematikou. Mezi preventivní opatření patří zejména zajištění kvalitního technického stavu komunikací, infrastrukturní opatření (obchvaty měst, významných krajinných oblastí) vedoucí k minimalizaci zdravotních rizik občanů a

12

negativních vlivů na životní prostředí, připravenost a organizace IZS při haváriích, rozvoj mezinárodní spolupráce při řešení ochrany životního prostředí při haváriích, které mohou zasahovat do sousedních států, vydávání autoatlasu schválených přepravních tras, dodržování stanovených přepravních tras (zejména akceptování ochranných pásem vodních zdrojů), monitoring transportu nebezpečných látek, pojištění. Nástrojem pro plánování a rozhodování je rovněž příručka ERG 2004 [12], která poskytuje základní informace zasahujícím složkám zasahujícím u havárií při přepravě nebezpečných látek. Příručka je systematicky dělena do čtyř části: žluté (obsahuje rejstřík látek k určení „guide čísla“ dle UN kódu), modré (rejstřík látek k určení „guide čísla“ dle názvu látky), oranžové (dle „guide čísla“ popisuje nebezpečné vlastnosti látky a informace o způsobech ochrany obyvatelstva a činnosti zasahujících složek v nebezpečném prostoru) a zelené (dle „guide čísla“ stanovuje zónu bezprostředních opatření a ochranných opatření). K zajištění havarijní připravenosti je významné rovněž povědomí obyvatelstva o svém chování v případě havárie s nebezpečnými látkami. V této oblasti je významná preventivně výchovná činnost (přednášky, besedy, osvěta), prostřednictvím které jsou obyvatelé informováni o rizicích, způsobech varování a možnostech ochrany. Závěr Přepravovat nebezpečné látky je možné pouze při dodržení potřebných opatření. Přeprava nebezpečných látek po silnici musí být v souladu s ADR předpisy a po železnici s RID předpisy. Přesto tato opatření jsou českými, ale i zahraničními přepravci porušována a tak dochází k haváriím, které mohou ohrozit životy i zdraví obyvatel. V oblasti prevence má z hlediska přepravy nebezpečných látek význam zejména proces analýzy rizika a havarijního plánování, neboť dokážeme-li riziko identifikovat a poznat, jsme schopni se proti němu i bránit; z pohledu represe má klíčový význam akceschopnost určených sil a prostředků na území. Literatura 1. Plachý, R: Přehled o nehodovosti na pozemních komunikacích v České republice za rok 2005, Praha: leden 2006, Ředitelství služby dopravní policie Policejního prezidia České republiky 2. Manual for the classification and prioritization of risks due to major accidents in process and related industries. International Atomic Energy Agency. Vienna 1996. 61 s. ISSN 1011-4289. 3. Purple Book CPE 18E. Committee for the Prevention of Disasters: buidelines for Quantitative Risk Assessment (Purple Book CPR 18e), Hague, 1999. 4. AIChE technical manual Fire & Explosion Index, Hazard classification Guide, 7th Edition, s. 83, January 1994. 5. AIChE technical manual Dow's Chemical Exposure Index, American Institute of Chemical Engineers, 1994. 6. ALOHA 5.4. Areal Locations of Hazardous Atmospheres. U.S. Environmental Protection Agency. Februar 2006, s. 194.

13

7. WHO/Europe - REHRA methodology (Rapid Environment and Health Risk Assessment) [on-line]. c2001, [cit. 2004-12-10]. Dostupné z: 8. . 9. Věstník MŽP ČR: Metodický pokyn odboru environmentálních rizik pro stanovení zranitelnosti životního prostředí metodou ENVITech03 a analýzu dopadů havárií s účastí nebezpečné látky na životní prostředí metodou H&V index. Ministerstvo životního prostředí. Praha, březen 2003. 58 s. 10. Gottesman, L. Využití GIS pro analýzu rizik produktovodní sítě ČEPRO, a.s. Ostrava 2004. 76 s. Diplomová práce na Hornicko-geologické fakultě, Vysoká škola báňská – Technická Univerzita Ostrava na institutu geoinformatiky. 11. Havarijní plán Moravskoslezského kraje. Ostrava: Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, 2003. 12. PHMSA Office of Hazardous Materials Safety – ERG 2004 (Emergency Response Guidebook) [on-line]. c2005, [cit. 2005-10-05]. Dostupné z: 13.

Summary Analyzis of hazard is very important process for area of emergency planning. If we don´t know hazard we can not effective defend against it. For identification of hazard we can use various methods. In this artice they are some of them together with objektive examples. After finishing analysis of hazard follows proces sof creating preventiv precaution but also creating methods which lead to quick and effectively difuse disasters..

14

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Petr KUČERA*, Tomáš PAVLÍK** NOVÉ SMĚRY VE VÝVOJI MODELŮ PRO EVAKUACI OSOB NEW TRENDS IN DEVELOPMENT OF EVACUATION MODELS

Abstrakt Vývoj výpočetní techniky umožňuje řešit evakuaci osob v objektu se složitou dispozicí. Příspěvek proto poukazuje na možné využití modelovacích programů pro evakuaci osob jako jsou programy buildingExodus a Simulex. Na konkrétním případu se vyhodnocují a porovnávají výsledky těchto programů a vytyčuje se rozsah jejich případného použití v oblasti požární bezpečnosti staveb. Abstract Modelling evacuation of occupants in the complex building was made possible by recent development of computer technology. This article discourses the use of computer programs for evacuation of persons such as buildingEXODUS and Simulex. Its main aim is to evaluate and compare results of these computer programs in the real case and to establish range of their potential use in the branch of fire safety of buildings. Keywords: fire safety, evacuation, computer programs, crowd movement

Úvod Požár ve stavebních objektech je mimořádná událost, která může způsobit škody nejen na stavebních konstrukcích a vnitřním interiéru, ale především může být hrozbou pro osoby nacházející se v tomto objektu. Proto je třeba při každém návrhu stavebního objektu uvažovat s dostatečným zabezpečením objektu pro včasný únik osob. Nepříznivě ovlivňuje evakuaci výstavba dispozičně rozlehlých a výškových objektů, kde se často shromažďuje větší počet osob. Při vzniku požáru jsou osoby nacházející se v těchto objektech vystaveny kromě vysokých teplot i kouři, který svým rozšířením zpomaluje postup evakuace a negativně tak působí na pohyb a orientaci unikajících osob. Nadto kouř obsahuje toxické zplodiny, jež mohou být příčinou smrtelné otravy. Vývoj výpočtových metod pro evakuaci osob postupoval od jednoduchých (ručních) postupů k realističtějším odhadům evakuace osob s využitím softwarových výpočetních modelů. Jednoduché postupy většinou stanovují dobu evakuace na základě faktorů ovlivňujících pohyb osob např. hustoty, rychlosti či toku osob. Většina evakuačních modelů *

Ing., VŠB – Technická univerzita Ostrava, FBI, Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva, Lumírova 13, 70030 Ostrava - Výškovice, [email protected] ** Ing., Krajské operační a informační středisko, Hasičský záchranný sbor Zlínského kraje, [email protected] **

15

je sestavena na základě empirických rovnic odvozených z experimentů nebo pozorovaní pohybu osob [1, 2, 3, 4, 5]. Současné výpočetní modely simulují jednotlivé scénáře evakuace podle typu objektu s důrazem na chování unikajících osob a zároveň započítávají vliv vystavení zplodin kouře [6, 7]. Využití těchto modelů popisujících pohyb osob jako komplexní systém je řidší a týká se většinou komerčně dostupných výpočetních programů. Naše univerzita umožňuje studentům a vědeckým pracovníkům využívat některé z těchto sofistikovaných výpočetních modelů pro evakuaci osob - SIMULEX a buildingEXODUS. Tyto programy slouží svou variabilností pro ověření optimálního postupu evakuace a mohou poukazovat na případné obtíže (např. nahromadění osob u dveřních otvorů), jež jednoduché výpočetní postupy nedokáží postihnout.

Výzkum pohybu osob V druhé polovině 20. století vznikly významné práce, které se zabývaly pohybem a rychlostmi toku unikajících osob. Za zmínku stojí prezentovat některé nejvýznamnější představitele tohoto období. Jedním z nich byl Japonec Kikuji Togawa [8], který matematicky prezentoval dobu požadované evakuace, jejíž tvar byl později často uplatňován a stal se i základem pro sestavení doby evakuace užívané v českých projektových předpisech. Významný příspěvek pro rozvoj pohybu osob v objektech byla práce sovětských vědců Vselodova M. Predtečenského a Anatolije I. Milinského [1], kteří na základě mnoha pozorování sestavili průměrné hodnoty ploch připadajících na jednu osobu a výpočty hustoty a rychlosti pohybu proudů osob. Dalším výrazným badatelem byl Američan John Fruin se světoznámou knihou „Pedestrian Planning and Design“ [2]. Fruinovu knihu lze označit za referenční příručku pohybu osob. Zabývá se pohybem chodců včetně jejich velikosti a tvaru postavy, problémem front uvnitř objektů a rychlostí pohybu ve vztahu průchozí šířce při pohybu na schodištích. Důraz klade na způsob pohybu chodců a jejich rychlosti v těsné blízkosti dalších chodců. Posledním zde zmiňovaným výzkumníkem byl další Američan Jake L. Pauls [3, 4], jenž se zabýval stanovením empirických rovnic doby evakuace pro výškové objekty. Všechny výše zmíněné studie a mnoho jiných se zabývaly rychlostí, hustotou, pohybem a tělesnými rozměry unikajících osob a vztahy mezi těmito charakteristikami. Výsledkem bylo určení jednoduchých empirických rovnic doby evakuace či tabulkových hodnot, které slouží pro zjednodušené výpočetní postupy. Zjednodušené výpočetní postupy evakuace Tato kapitola se věnuje přehledu zjednodušených výpočetních postupů vybraných charakteristik pohybu osob jako jsou šířka, hustota, rychlost, tok osob. Obecná závislost mezi charakteristikami pohybu je následující: [9] tok osob = rychlost × hustota × šířka

(1)

Rovnice (1) vyjadřuje formální vztah mezi charakteristikami pohybu osob. Ve skutečnosti je však jejich vzájemný vztah složitější, kdy je například rychlost funkcí hustoty nebo se vzájemně ovlivňují tok a hustota.

16

Šířka (Width) Existují dva základní principy stanovení nezbytné šířky únikových cest – Flow and Capacity Methods [10]. The Flow Method užívá postup evakuace z objektu stanovenou maximálním časovým intervalem, dělí cestu na jednotky šířky a používá se u evakuace osob, kteří jsou bdící a nemají omezenou schopnost pohybu. The Capacity Method je založena na dostatečném počtu únikových cest (často chráněných), kterými je možno evakuovat všechny osoby z objektu. Tato metoda se užívá u evakuace osob z výškových objektů nebo u objektů s osobami s omezenou schopností pohybu. V českých technických předpisech lze najít jistou souvislost výše uvedených metod v součiniteli s vyjadřující podmínky evakuace, jež je závislý na typu únikových cest, schopnosti pohybu a způsobu evakuace. Hustota (Density) Hustotu lze definovat jako počet osob na jednotku plochy v místnosti nebo na únikové cestě, tj. osoba/m2, a je údajem stupně zaplněnosti osob na únikové cestě. Hustota představuje kapacitní omezení únikových cest [9]. Jestliže jsou unikající osoby dostatečně rozptýleny na únikových cestách, pak je výpočet realizován ve vhodných časových krocích. V každém časovém kroku se hustota na únikové cestě stanoví jako počet vstoupených osob na tuto cestu mínus osoby, kteří ji již opustily. Rychlost (Speed) Rychlost je vzdálenost překonaná pohybem osoby za jednotku času (m/s). Hodnoty rychlosti jsou stanoveny pozorováním a závisí především na věku, pohlaví a fyzické kondici unikajících osob. Rychlost chůze bývá často odvozena jako funkce hustoty osob. Jestliže je hustota osob nižší než 0,54 osob/m2 na únikové cestě, pak se každý jedince může pohybovat vlastním tempem a není nijak ovlivněn ostatními. Překročí-li však hustota osob hodnotu 3,8 osob/m2, dochází k zastavení pohybu [9]. V rozmezí těchto hustot je odvozena lineární rovnice pro určení rychlosti S: [9] S = k - a.k.D kde

(2)

S - rychlost pohybu (m/s) D - hustota (osob/m2) a, k - konstanty rychlosti evakuace (tabulková hodnoty)

Existuje řada dalších rovnic (Predtečenskij a Milinskij, Fruin, Anda, Thompson aj.) popisující rychlost evakuace v závislosti na hustotě. Zpravidla se jedná o empirické vzorce, jež jsou statisticky odvozeny z naměřených údajů. Tok osob (Flow) Tok je počet osob, kteří prošli daným místem za jednotku času (tj. osoby/s). Rychlost toku je nízká, je-li hustota unikajících osob příliš malá nebo vysoká. Nejvyšší hodnoty rychlosti toku je dosaženo při hustotě zhruba 2 osob/m2.

17

Doba evakuace (Evacuation Time) Doba evakuace (v sekundách nebo minutách) vyjadřuje, jak dlouho bude evakuace v posuzovaném objektu trvat. Tento časový interval je nezbytná doba pro evakuaci všech osob z objektu. Jedním z prvních jednoduchých vztahů pro požadovanou dobou evakuace byl prezentován Kikuji Togawou takto: [11] Te = kde

Te Na B N Ks v

Na K + s B .N v

(3)

požadovaná doba evakuace (s) celkový počet unikajících osob (počet osob) šířka únikové cesty (m) jednotka kapacity na únikové cestě (osoby/m/s) vzdálenost únikové cesty (m) rychlost pohybu osob (m/s)

Tuto rovnici lze rozdělit na dva členy. První člen určuje dobu potřebnou pro průchod všech osob a druhý člen stanovuje dobu pro překonání určité vzdálenosti k východu. Obdobná rovnice se používá pro stanovení potřebné doby evakuace v českých technických předpisech [např. 12]. Predtečenskij a Milinskij odvodili dobu evakuace pro případ požáru nebo jiného stavu ohrožení takto:[1]

1 1 P  1 1   +∑ −  t=∑ . v µ .η µ .η  Qi +1 Qi  kde

l v

µ η P Q

(4)

délka komunikace (m) rychlost pohybu proudu osob (m/s) koeficient podmínek pohybu (-) koeficient podmínek pohybu - fyzický vliv (-) počet osob (osoby) propustnost (m2/min)

První člen sumy vyjadřuje celkový čas pohybu proudu, druhý člen pak celkový čas zpoždění pohybu.

Rozdělení softwaru pro modelování evakuace Počítačové modely navazují ve vývoji na ruční a grafické výpočty. Starší modely chápou osoby jen jako homogenní skupinu, dav, pohybující se k východům. S výkonnějším hardwarem se nabídla možnost simulovat pohyb individuálních osob a hodnotit proces evakuace přesněji, s ohledem na rozdílné vlastnosti, rychlosti pohybu a rozměry jednotlivců. Tímto odpadá zkreslení způsobené průměrnými hodnotami těchto veličin u nestejnorodých skupin osob. S rostoucím počtem modelů pro evakuaci osob a principů s kterými pracují bylo nutné vytvořit kategorie [13], dle kterých by mohly být tříděny:

18

Metoda modelování •

•

•

Behaviorální modely – tyto modely zahrnují rozhodovací proces osob pohybujících se k východu. Osoby reagují na aktuální situaci. Projevují se u nich vlastnosti jako netrpělivost nebo fyzická kondice. Některé modely umožňují i předávání informací mezi osobami (např. o existujících únikových východech) nebo určitou formu skupinového chování. Mezi behaviorální modely patří např. buildingEXODUS, EXITT a VEgAS. Modely pohybu – osoby se pohybují z jednoho místa do druhého (obvykle k východu). Tyto modely umožňují uživateli identifikovat místa, kde bude docházet ke vzniku front a kumulacím osob, a lépe tak optimalizovat šířky únikových cest a východů. Příkladem pohybových modelů jsou WayOut, FPETool a EgressPro. Kombinace pohybového a částečně behaviorálního modelu – primárně se zabývají pohybem, ale částečně simulují i určité prvky chování. Typickými znaky jsou různé rozložení doby reakce na vyhlášení poplachu, specifické vlastnosti jednotlivců, implicitní chování při předbíhání nebo řazení do front. Typickými zástupci těchto modelů jsou Simulex, SGEM a EXIT 89.

Členění prostoru • Hrubý síťový model – rozděluje budovu na větší celky (místnosti, chodby, schodiště apod.), mezi kterými se osoby pohybují. • Jemný síťový model – člení prostor na uzly (nody), po kterých se pohybují jednotlivé osoby. Vzájemným propojením uzlů vzniká dvojrozměrná síť, představující dispozici objektu. • Kontinuální modely – objekt tvoří dvojrozměrný prostor, kde se osoby pohybují kontinuálně. Fyzické rozměry osob jsou zde zjednodušeny (např. tři kruhy představující trup a ramena). Jemné síťové a kontinuální modely umožňují simulovat přítomnost překážek a bariér, které mohou ovlivnit pohyb a výběr cesty jednotlivců v místnostech. Pohyb osob Osobě je programem nebo uživatelem přidělena základní rychlost (tj. rychlost neovlivněná vnějšími činiteli). Tato rychlost se snižuje se zvyšující hustotou osob, což řeší modely nejčastěji následujícími způsoby: • korelací na základě hustoty dle Predtečenského a Milinského, Fruina aj. • korelací na základě vzdálenost mezi osobami např. dle Thompsona [14] • potenciálem – tato metoda se používá u síťových modelů. Každý uzel má své číslo, tj. potenciál. Osoby se snaží vždy přesunout na uzel s nižším potenciálem, než na jakém se právě nacházejí. Pokud se chce osoba přesunout na již obsazený uzel, musí počkat, dokud se uvolní. V případě konfliktu více osob preferuje model jednu z nich, ostatní pak reagují s časovou ztrátou. • funkční analogií dle fyzikálních jevů (pohyb tekutin, magnetismus) • a další…

19

Při výběru vhodného modelu je třeba věnovat pozornost i způsobu, jakým byla ověřena platnost výpočtů. Obvyklé je ověřování dle platných předpisů, porovnáním s časy zjištěnými při cvičných evakuacích nebo zkouškách a porovnáním s časy vypočtenými jinými modely. Je dobrou vizitkou tvůrců modelů zveřejnit výsledky tohoto ověřování.

Výpočetní program SIMULEX 11.1.3 Simulex je program, který umožňuje simulovat a zaznamenat evakuaci velkého množství osob z rozlehlých objektů. Geometrie jednotlivých podlaží se vytvoří z CAD souborů a jejich propojení je možné pouze pomocí schodišť, jejichž šířka a délka se zadává přímo v programu. Uživatel nadefinuje únikové východy z budovy a rozmístí osoby. Program umožňuje zobrazit průběh evakuace, celkový čas evakuace a maximální vzdálenost k východu. Tyto informace lze pro pozdější přehrávání uložit, a to i do textového souboru. Osoby se kontinuálně pohybují v systému kartézských souřadnic. Program vyhodnocuje pohyb každého jednotlivce zvlášť, rychlost osob se zmenšuje se vzdáleností mezi osobami. Matematicky tuto závislost popisuje Peter Thompson pomocí rovnice [14]:   d − b    v = Vu ⋅ sin 90 ⋅   t d − b   v = Vu

pro b ≤ d ≤ td

(5)

pro d > td

(6)

kde

v omezená rychlost pohybu (m/s) Vu normální rychlost pohybu (m/s) d vzdálenost mezi osobami – vzdálenost „středů těl“ (m) td limitní vzdálenost mezi osobami, při které začínají zpomalovat, aby se vyhnuly kolizím (= 1,6 m) b „hloubka“ těla (= 0,3 m) 1,4 1,2

Rychlost (m/s) ..

1,0 0,8 Průměr

0,6

Muži 0,4

Ženy Děti

0,2 0,0 0,0

0,5

1,0

1,5

Vzdálenost mezi osobami (m)

Obr. 1 – Závislost rychlosti evakuace na vzdálenosti mezi osobami

20

2,0

Pohyb osob přes zúžené komunikace nebo průchody nezávisí na konkrétní hodnotě propustnosti. Rychlost otáčení těla v modelu je univerzální, 10 stupňů za 0,1 sekundy a maximální změna rychlosti pohybu je 10 % za 0,1 sekundy. Vztah mezi hustotou osob a jejich vzdáleností se dá vyjádřit následovně: 1 (7) D= 0,87 d 2 kde D hustota osob (osoby/m2) d vzdálenost mezi osobami – vzdálenost „středů těl“ (m) Pro vyjádření závislosti rychlosti pohybu na hustotě, místo na vzdálenosti mezi osobami, byl proveden přepočet pomocí (5), (6) a (7) pro osoby pohybující se normální rychlostí 1,3 m/s. Výsledné hodnoty jsou v grafu srovnány s křivkou dle Predtečenského a Milinského pro pohyb osob po vodorovných komunikacích za normálních podmínek v středním oblečení a s křivkou pro korelaci rychlosti na základě hustoty dle ČSN 73 0831: 1,6 1,4 Rychlost (m/s)

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

2

Hustota (os/m )

Predtečenskij a Milinskij

Simulex

ČSN 73 0831

Obr. 2 – Závislost rychlosti pohybu osob na jejich hustotě

Hlavní předností Simulexu je schopnost realisticky řešit problematiku pohybu osob při vysokých hustotách a vzniku front u východů. Jeho přínosem je možnost rychlého porovnání doby evakuace při různých podmínkách, jako jsou: různá konfigurace a šířka únikových východů, doba reakce na vyhlášení poplachu apod. Simulex ovšem nepočítá s žádnou „inteligencí“ osob – ty se pouze pohybují nejkratší možnou cestou ke známému východu z objektu. Nezohledňuje se vliv paniky ani požáru. Ve světě byl tento program využit i k rekonstrukcím a vyšetřování závažných požárů [15]. Výpočetní program buildingEXODUS 4.02b EXODUS je sestaven z pěti hlavních vzájemně se ovlivňujících submodelů [6, 16]. Těmi jsou OBYVATEL (OCCUPANT), POHYB (MOVEMENT), CHOVÁNÍ (BEHAVIOUR), TOXICITA (TOXICITY) a RIZIKO (HAZARD). Pohyb osob a chování každého jedince jsou určeny souborem heuristických pravidel.

21

Prostorové a časové formáty v modelu buildingEXODUS jsou stanoveny prostřednictvím dvourozměrné sítě a simulačních hodin. Touto sítí se zakreslí geometrie stavby, umístění východů, rozmístění vnitřních úseků, překážky atd. Vícepodlažní budova může být tvořena navrstvením více dvourozměrných sítí nad sebe propojených schodištěm. Nákres stavby může být specifikován buď užitím souboru DXF vyrobeného v CAD systému, nebo jinými programy zakreslujícími geometrii stavby. Síť je tvořena uzly a jejich spojnicemi, kde každý uzel představuje malou oblast prostoru a každá spojnice vzdálenost mezi jednotlivými uzly. Osoby se pohybují po spojnicích mezi jednotlivými uzly. Na základě vlastností jednotlivých osob vyhodnotí Submodel CHOVÁNÍ jejich odezvu na aktuální situaci, což dále předá Submodelu POHYB. Submodel CHOVÁNÍ pracuje ve dvou úrovních, které označujeme jako GLOBÁLNÍ a LOKÁLNÍ chování. GLOBÁLNÍ chování zahrnuje strategii úniku, která vede unikající osobu k nejbližšímu nebo jemu nejznámějšímu východu. Obeznámení osob se stavbou může být určeno uživatelem před zahájením simulace. Je rovněž možné určit jednotlivci roli, která musí být dokončena před evakuací, jako například prohlédnutí předem definovaného místa. LOKÁLNÍ chování bere na zřetel takové možnosti jako např. určení počáteční odezvy osoby (tj. zda bude unikající osoba reagovat ihned nebo po krátkém časovém intervalu), řešení srážky, předbíhání a výběr možných cest obcházení.

Obr. 3 – Provázanost činností jednotlivých modulů v programu buildingEXODUS [16] Submodel TOXICITA určuje fyziologický dopad prostředí na unikající osoby. Pro určení vlivu nebezpečí požáru na osoby užívá EXODUS model Fractional Effective Dose (FED). Ten předpokládá, že účinky nebezpečí požáru spíše, než vystavené koncentraci, odpovídají osobou přijaté dávce. Model vypočítá poměr přijaté dávky v čase k účinné dávce, která zapříčiňuje omezení pohybu nebo smrt. Jakmile se hodnoty účinků nebezpečí požáru blíží k FED, snižuje se pohyblivost, čilost a rychlost pohybu osoby. Horké a toxické prostředí je určeno Submodelem HAZARD. Ten rozvrhuje rizika v celém prostředí jako funkci času a polohy. Program buildingEXODUS nedokáže tato rizika určit,

22

ale může importovat experimentální nebo číselná data z dalších modelů. Například současná verze zónového modelu CFAST 6 dovoluje automatické předávání číselných údajů s programem buildingEXODUS. K vyhodnocení výsledků programu buildingEXODUS je k dispozici několik nástrojů, které mohou být použity po ukončení simulace. Umožňují rovněž prohlížet velké výstupní datové soubory a vybrat si potřebné údaje. Navíc je k dispozici grafické prostředí virtuální reality, které poskytuje trojrozměrnou prezentaci evakuace (obr. 4).

Obr. 4 – Vizualizace evakuace osob v programu vrEXODUS v4.0

Ilustrační příklad – evakuace chodby Autory byl vybrán jednoduchý příklad evakuace osob z prostoru chodby, aby bylo možné porovnat potřebnou dobu evakuace podle zjednodušeného výpočetního postupu Predtečenského a Milinského (P&M) s hodnotami dob evakuace stanovenými programy SIMULEX a building EXODUS. Posuzovaná chodba má rozměry 20 × 3 m. Východ o šířce 1 m je umístěn ve středu jedné z kratších stěn chodby. Počet unikajících osob se postupně zvyšoval z počátečních 10 až na 100 osob. Rozmístnění osob v prostoru chodby ve výpočetních programech bylo náhodné. Postup výpočtu dle P&M je podrobněji popsán v literatuře [1] včetně tabulek (vzorců) pro určení konkrétních hodnot potřebných veličin jako je rychlost proudu osob v chodbě a při průchodu východem. Doba evakuace je vypočtena z rovnice (4). Úloha byla řešena pro normální pohyb osob, tedy pohyb bez paniky. Výsledná závislost doby evakuace na počtu unikajících osob všech tří výpočetních postupů je následující:

23

doba evakuace (s) .

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

počet osob buildingEXODUS

Simulex

P&M

Obr. 5 – Porovnání dob evakuace na počtu unikajících osob v posuzované chodbě

Obr. 6 – Vizualizace evakuace pohybu osob po chodbě prostřednictvím vizualizačního programu

vrEXODUS v4.0 a pomocí programu Simulex

Diskuse nad výsledky příkladu V tomto příkladě se průměrná odchylka doby evakuace mezi jednotlivými výpočetními postupy pohybuje mezi 2 až 3 sekundami z jejich střední hodnoty. Tyto výsledky jasně naznačují, že u jednoduše zadaných úloh se výsledky doby evakuace příliš neliší. Je tedy možné využívat zjednodušené výpočetní postupy u malých a středně velkých objektů nebo u staveb, které neslouží ke shromáždění většího počtu osob.

24

Závěr Tento referát má být stručným přehledem o řešení evakuace osob z objektu za mimořádných událostí, v našem případě za požáru. Stručně jsou zde předloženy charakteristiky řešení evakuace prostřednictvím zjednodušených metod a poté je poukázáno na výpočetní modely a to především programy Simulex a buildingEXODUS. Jednoduchý příklad evakuace osob pak vyjadřuje, jak se „relativně“ různé výpočetní postupy mohou v zásadě shodovat, neboť základní charakteristiky pohybu osob jsou podobné. Poukázat na četné výhody a variabilitu výpočetních modelů by přesáhlo rozsah tohoto příspěvku, lze tak některé výhody elegantně ukázat na grafických a animačních prezentacích. Při složitějších zadáních by již nešlo jako zde tak jednoduše srovnávat zjištěné výsledky, neboť principy řešení v jednotlivých programech mají jiný základ a hlavně možnosti, co dokáží řešit, jak je uvedeno v kapitole Rozdělení softwaru pro modelování evakuace. I přes velkou budoucnost výpočetních modelů, je třeba brát na zřetel, že výsledky jakkoliv účinného softwarového produktu mohou, vlivem nevhodně zadaných vstupních údajů nebo nedostatkem ve výpočetním algoritmu, vykazovat i zavádějící hodnoty. Pomocným řešením pro projektanta tak vždy budou zjednodušené výpočetní postupy, kterými si lze řádově výsledky zkontrolovat. LITERATURA 1. Predtečenskij, V.M., Milinskij, A.I.: Evakuace osob z budov - Výpočetní metody pro projektování. Československý svaz požární ochrany, sv. 30, Praha, 1972. 2. Fruin, J. J. : Pedestrian Planning Design. Metropolitan Association of Urban Designers and Environmental Planners, Inc., New York, 1971. 3. Pauls, J. L.: Effective-Width Model for Evacuation Flow in Buildings. Proceedings of the Engineering Applications Workshop, Society of Fire Protection Engineers, Boston, 1980. 4. Pauls, J. L.: Calculating Evacuation Times for Tall Buildings. Fire Safety Journal, Vol. 12,No. 3, 1987, pp. 213–236. 5. Habicht, A. T., and Braaksma, J. P.: Effective Width of Pedestrian Corridors. Journal of Transportation Engineering,Vol. 110, No. 1, 1984, pp. 80–93. 6. Galea, E.R., Galparsoro, J.M.P.: EXODUS -An evacuation model for mass transport vehicles. Fire Safety Journal, Vol. 22, 1984, pp. 341–366. 7.Thompson, P., Marchant, E.: A computer model for the evacuation of large building population. Fire Safety Journal, Vol. 24, 1995, pp. 131–148. 8.Togawa, K.: Report No. 14. Building Research Institute, Tokyo, 1955. 9. Cote, A. E. et al.: Fire Protection Handbook. Nineteenth Edition, Volumes I & II, Section 4 - Human Behavior in Fire Emergencies, NFPA, 2003. 10. NFPA 101: Life Safety Code, 2003 Edition, National Fire Protection Association. 11. Pauls, J.: The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Movement of People. NFPA, 1996, pp. 3-263. 12. [ČSN 73 0804: Požární bezpečnost staveb – Výrobní objekty. Praha: ČNI, 2002. 13. Kuligowski, E., D.; Peacock, R., D.: A Review of Building Evacuation Models. NIST, 2005. 14. Thompson, P.: Simulex: simulated people have needs too. 15. http://fire.nist.gov/CDPUBS/NISTSP_1032/Papers/Thompson_Paper.pdf

25

16. Grosshandler, W.; Bryner, N.; Madrzykowski, D.; Kuntz, K.: Report of the Technical Investigation of The Station Nightclub Fire. NIST, 2005. 17. Galea E.R. et al.: buildingEXODUS v4.0 – User Guide and Technical manual. Fire Safety Engineering Group, University of Greenwich, London, 2004.

Summary Modeling evacuation of occupants in the complex building was made possible by recent development of computer technology. This article presents brief outlone on modeling of evacuation out of object under extraordinary conditions and discourses the use of computer programs for evacuation, especially programs Simulex a buildingEXODUS.

26

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Ivo MILATA*, Zdeněk DVOŘÁK**, Lenka ROŠTEKOVÁ***

VYUŽITIE TEÓRIE HROMADNEJ OBSLUHY PRI DOSAHOVANÍ VYSOKEJ BEZPEČNOSTI PRÁCE V DOPRAVNEJ INFRAŠTRUKTÚRE THE UTILIZATION OF QUEUEING THEORY IN REACHING HIGH-LEVEL OCCUPATIONAL SAFETY IN TRANSPORT INFRASTRUCTURE Abstrakt Dopravná infraštruktúra má svoje vlastné špecifiká. Štatistiky uvádzajú viac ako 50 % pracovných úrazov práve v tieto oblasti. Vedecké metódy, ktoré by riešili tuto anomáliu, majú preto svoje opodstatnenie. Jednou z metód, ktorá rieši technickú bezpečnosť, je aplikácia teórie hromadnej obsluhy. Využitie uzatvoreného systému (M/M/n) je vhodné na organizáciu systémov údržby mechanizmov. Dáva do správneho pomeru náklady na údržbu s požiadavkami na bezpečnosť práce.

Abstract Transport infrastructure has its own specifities. Statistics mention more than 50% workplace injuries occurring in this sphere. That is why scientific methods, which would solve this abnormality, are well founded. Bulk service theory application is one of methods solving the technical safety. The usage a closed (M/M/n) system is suitable for organisation of machine maintenance systems. The system presents maintenance costs and work safety requirements ratio. Key words: transport, transport infrastructure, stochasticity, bulk service, work safety, workplace accidents, maintenance, maintenance modelling

Úvod Pracovné prostredie sa neustále mení pod vplyvom nových technológií a zmien v ekonomických, sociálnych a demografických podmienkach. Týmto zmenám sa nevyhne ani oblasť dopravnej infraštruktúry. Dopravnú infraštruktúru tvorí obrovské množstvo dopravných prostriedkov, všetkých druhov dopravy vrátane zariadení na ich opravu a údržbu. Ďalej ju vytvárajú všetky komunikácie a ich vybavenie, obslužná technika, zabezpečovacia technika, bezpečnostné zariadenia a ďalšie zložky a mechanizmy, ktoré doprava využíva. *doc. Ing., CSc., Katedra technických vied a informatiky Fakulty špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline, Ulica 1. mája 32, 01026 Žilina, e-mail: [email protected]. **doc.Ing., PhD., Katedra technických vied a informatiky Fakulty špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline, Ulica 1. mája 32, 01026 Žilina, e-mail: [email protected] ***PaedDr.,Katedra technických vied a informatiky Fakulty špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline, Ulica 1. mája 32, 010 26 Žilina, e-mail [email protected]

27

Toto odvetvie má oproti iným oblastiam výrazné špecifiká nielen v príprave a v organizácii, ale najmä vo vlastnej prevádzke a vo vykonávaní prác. Bezpečnostné požiadavky k vykonávaným činnostiam v tejto sfére sú natoľko rozsiahle, že si zasluhujú zvláštnu pozornosť[6]. Najdôležitejšie pre rozbor úrazových udalostí sú zdroje a príčiny ich vzniku. Zo štatistiky informačného systému ochrany práce SR vyplýva, že najviac prípadov z celkového počtu závažných pracovných úrazov, až 32,94 %, bolo v súvislosti s využívaním dopravných prostriedkov. Aj štatistky ČR uvádzajú podobné údaje. V roku 2004 bol podiel počtu smrteľných pracovných úrazov zapríčinených dopravnými prostriedkami takmer 40 %, ako je znázornené na obr.č.1.

Priemyslové Priem yslové škodliviny;7,5 škodliviny, 7,5;

Elektrina; 5,2

Kotly; 0,6

Ľudia , zvery, živly; 4,6 Iné ; 1,7

Bremená, Brem e na, predmety, predm ety, materiál;12,7

m ateriál; 12,7 Dopravné prostriedky; 39,9

Pracovné dopravné priestory; 19,1

Zdvíhadla a Zdvíhadlá dopravník y; 2,9

a dopravníky; 2,9

Stroje; 5,8

Obr. č.1. Do dopravnej infraštruktúry však čiastočne patria aj iné uvedené okruhy, takže celkový podiel je omnoho vyšší. Z uvedených údajov vyplýva, že dopravná infraštruktúra je dlhodobo ťažiskovým zdrojom najzávažnejších pracovných úrazov. Podrobný rozbor príčin pracovných úrazov poukázal na rast úrazov zavinených zlým technickým stavom zariadení. Vybavenie pracovísk je vo veľkom počte prípadov zastarané, obmena a údržba mechanizmov sa vykonáva nedostatočne. Pritom údržba zabezpečuje hospodárnosť, spoľahlivosť, pohotovosť a predovšetkým bezpečnú prevádzku zariadenia. Údržba Operačná analýza a bezpečnostné inžinierstvo venujú stále väčšiu pozornosť problémom údržby, do ktorej zahrňujeme ošetrenie, bežné kontroly, bežné a generálne opravy a výmeny, a to najmä vzhľadom na ich veľkú dôležitosť pri ochrane zdravia pri práci.

28

Osobitne veľkú dôležitosť majú problémy údržby všade tam, kde sa používajú stroje, strojové zariadenia a dopravné prostriedky. To je typické pre dopravnú infraštruktúru. Pri modelovaní údržby je ťažisko úloh v problematike samotných procesov údržby. Nástrojom modelovania sú metódy teórie obnovy a spoľahlivosti. S údržbou však súvisí aj mnoho iných činností, ako napríklad zabezpečenie pracovníkmi, náhradnými dielmi a materiálom. Osobitným problémom je plánovanie údržby. Pri riešení týchto problémov sa používajú stochastické modely hromadnej obsluhy, modely zásob a sieťovej analýzy. V systéme riadenia údržby je najdôležitejšia organizácia údržbárskej činnosti a informačný systém údržby. V závislosti od toho je možné stanoviť stratégiu údržby, to znamená stanoviť jednotlivé činnosti a orientovať ich časovo a priestorovo. Obdobná situácia je aj v oblasti ochrany zdravia pri práci. Starostlivosť o zdravie by nemala neúmerne vyraďovať pracovníkov z výrobného procesu, a zároveň by zdravotnícke zariadenia nemali ostať nevyužité. Z hľadiska moderných metód riadenia je možné na túto oblasť aplikovať obdobné metódy ako na oblasť údržby. Aplikácia teórie hromadnej obsluhy Požiadavky na údržbu (zdravotnícky zásah) môžu prichádzať v rôznych časových intervaloch. Taktiež doba opravy (ošetrenia, liečby) môže byť náhodná. Preto na potrebné výpočty je vhodné použiť stochastickú metódu. Stochastické metódy uvažujú vo svojich výpočtoch s náhodnými faktormi. Preto majú uplatnenie pri riešení tých systémov, v ktorých sa niektoré činnosti vyskytujú náhodne, alebo náhodnú dobu trvajú. Určenie kritérií a rozpracovanie matematických metód pre kvantitatívne vyjadrenie kvality práce systému rieši teória hromadnej obsluhy (THO). THO je stochastická metóda operačnej analýzy, ktorá skúma uspokojovanie náhodne prichádzajúcich požiadaviek do systému obsluhy. Stanica obsluhy je vybavená stanicami obsluhy s náhodne trvajúcou dobou obsluhy. Takým zariadením môže byť aj systém údržby. V tom prípade požiadavkami sú nároky na údržbu alebo opravu a čaty opravárov, resp. miesta opravy sú stanicami obsluhy. Vieme, že obsluha nemusí vždy stačiť ihneď uspokojiť vznikajúce požiadavky. Potom dochádza k prestojom. Príčiny tohto stavu môžu byť rôzne, avšak najčastejšie sú ovplyvnené nedostatočnou kapacitou systému obsluhy. Je zrejmé, že túto príčinu môžeme odstrániť rozšírením systému o ďalšie stanice obsluhy, alebo vhodnými opatreniami skrátiť dobu obsluhy. Ak však zväčšíme počet alebo kapacitu týchto staníc neúmerne, dôjde k zbytočnému plytvaniu, pretože nebudú dostatočne vyťažené. Preto je potrebné najskôr určiť optimálnu činnosť systému, a potom vypočítať kritériá kvality práce. Až na ich podklade môžeme pristúpiť k optimalizácii vybavenia systému. Obsluha V závislosti od charakteru obsluhy je možné určiť, že na obsluhu konkrétnej požiadavky je potrebný určitý čas t . V dôsledku celého radu dôvodov sa táto doba bude

29

náhodne meniť od požiadavky k požiadavke. V teórii hromadnej obsluhy sa na popis rozdelenia doby obsluhy najčastejšie používa exponenciálna funkcia . Hustota

f (t ) = µ

e µt

[1]

µ - parameter exponenciálneho rozdelenia

µ=

1

[2]

t obs

tobs- priemerná doba obsluhy jednej požiadavky (hod.)

Použitie exponenciálneho rozdelenia na výpočet doby obsluhy znamená rátať s veľkým počtom relatívne krátkych dôb obsluhy a menším počtom dlhých dôb. To je pri údržbe typické. Vstup Na popis rozdelenia príchodu požiadaviek sa používa Poissonovo rozdelenie. Dá sa konštatovať, že počet udalostí, ktoré nastanú v elementárnom vstupnom toku za časový interval dĺžky t označuje Poissonova náhodná premenná s parametrom λ. λ je priemerný počet vstupov požiadaviek za jednotku času. 1 [3] λ= t vst tvst - v závislosti od typu systému, buď priemerná doba medzi vstupmi dvoch požiadaviek (hod.), alebo priemerná doba vstupu požiadavky do systému (hod.) Vlastnosti elementárneho vstupného prúdu sú: stacionárnosť, beznáslednosť a ordinárnosť. Aj tieto vlastnosti sa dajú dobre aplikovať na problematiku údržby. Poznámka: Vstupný parameter λ sa v rôznych systémoch počíta rôzne. Zatiaľ čo v systémoch s neobmedzeným počtom požiadaviek sa vychádza z intervalu vstupu (tvst) medzi dvoma za sebou nasledujúcimi požiadavkami, v prípade systému s obmedzenými počtom požiadaviek je to interval medzi dvoma vstupmi rovnakej (tej istej) požiadavky do systému. Teória hromadnej obsluhy určuje v prípade každého systému rôzne charakteristiky, ktoré spravidla predstavujú kritériá efektívnosti. Voľba charakteristík závisí predovšetkým od typu systému a musí podať obraz o kvalite obsluhy a stupni využitia prvkov systému. Napríklad v systémoch so stratami nás bude zaujímať pravdepodobnosť obslúženia požiadavky, počet neobslúžených (stratených) požiadaviek za určitý čas a stredný počet obsadených staníc obsluhy. V systémoch s čakaním nás bude zaujímať dĺžka fronty, doba čakania požiadavky na obsluhu a stredný počet neobsadených staníc obsluhy. Obdobné kritériá budú určujúce aj vo dvoch zmiešaných systémoch. Okrem týchto hlavných kritérií sa dajú určiť ešte ďalšie charakteristiky, ako je priemerný počet požiadaviek v systéme, pravdepodobnosť obsadenia systému určeným počtom požiadaviek, pravdepodobnosť, že čas čakania vo fronte bude dlhší alebo kratší ako určený čas, apod.

30

Jednotlivé charakteristiky majú v rôznych systémoch rôznu váhu pri posudzovaní efektívnosti systému. Konečné závery je potrebné vykonávať vo vzájomnej väzbe na všetky vypočítané ukazovatele s ohľadom na funkciu systému. Na aplikáciu problematiky údržby a obnovy je vhodný uzatvorený systém (M/M/n) [1] požiadavky obmedzené stanice obsluhy obmedzené s čakaním Poznámka: Za obmedzený (určitý) počet požiadaviek sa považuje menej než 10 – 12 požiadaviek. V opačnom prípade je výhodnejšie použiť systém s neohraničeným počtom požiadaviek. Vstupy tohto systému sú: parameter vstupu λ, parameter obsluhy µ, počet staníc obsluhy n a počet požiadaviek m. V ďalšom je slovo pravdepodobnosť uvádzané ako p a priemerný ako Φ . Jednotlivé charakteristiky sa vypočítajú podľa týchto vzťahov: Pomocná premenná

α=

λ µ

[4] −1

m   n m!α K m!α K p prázdneho systému Po =  ∑ + ∑  K −n  K =0 k!(m − k )! K = n+1 n!n (m − k )! m!α K p, ak je v systéme práve k požiadaviek PK = Po pre 0〈 k〈= n k!(m − k )!

m!α K PK = Po n!n K −n (m − k )!

pre 0〈 k〈= m

[6] [7]

(k − n)m!α K Po K −n n!(m − k )! K =n n

m

Φ počet čakajúcich pož. M 1 =

[5]

m

∑ (k − n) PK = ∑

K = m +1

m  m  n m!α K km!α K Φ počet pož. v systéme M 2 = Po ∑ + ∑ K −n  = ∑ kPK  K =1 m − k )! K =m +1 n n!(m − k )! K =1

[8] [9]

n −1

Φ počet nevyužitých staníc obsluhy M 3 = ∑ (n − k ) p k = n − α (m − M 2)

[10]

K =0

M1 λ ( m − M 2) M1 Koeficient prestoja požiadavky Kpp = m M3 Koeficient prestoja staníc obsluhy Kps = n Φ doba čakania na obsluhu T =

31

[11] [12] [13]

Aplikácia 1 Podnik nasadil na stavbu diaľnice 10 zemných strojov rovnakého typu. Stroje potrebujú po 100 prevádzkových hodinách údržbu v trvaní 6 – 8 hodín. Doba je závislá od vybavenia údržbárskej dielne. Vedenie podniku zaujíma ako dielnu vybaviť alebo koľko dielní by mal podnik mať , aby tento systém dodržiaval bezpečnosť práce pri zachovaní hospodárnosti prevádzky. Strojový výpočet [3],[4]

Tab. č. 1.


Variant C strojného výpočtu (Tab. č.1), popisuje použitie 1 dielne slabo vybavenej. Výpočty poukazujú na nevhodné dimenzovanie systému. Stroje by čakali na údržbu viac ako 17 hodín. Priemerne 2,14 strojov by bolo v údržbe, alebo by na údržbu čakali.
Keby bola dielňa o niečo lepšie vybavená a údržba by trvala len 8 hodín (variant A), bola by situácia o niečo lepšia. Ale aj tak by bolo čakanie na údržbu takmer 10 hodín a mimo prevádzky by ich bolo 15.2 % strojov.
Varianty B a D strojného výpočtu popisujú situáciu po nasadení dvoch dielní a osemhodinovej, respektíve desaťhodinovej údržbe. Ukazovatele čakania a využitia strojov sa veľmi zlepšili. Podstatne sa však zhoršilo využitie dielní.
Variant E predpokladá využívanie jednej dobre vybavenej dielne (čas údržby 6 hodín). V prevádzke by bolo nasadených v priemere viac ako 90% strojov. Aj využitie dielne je vyhovujúce. Z výpočtov vyplýva, že optimálne by pracoval systém dimenzovaný podľa variantu E. Aplikácia 2 Pracovisko na razenie cestných tunelov má 150 pracovníkov. Po 10 pracovných dňoch (80 pracovných hodinách) musí každý pracovník absolvovať zdravotnú prehliadku v trvaní 1 hodiny.

32

Vedenie podniku zaujíma dimenzia zdravotného strediska, kde sa budú vykonávať prehliadky. Strojový výpočet

Tab.č.2.


Variant A strojného výpočtu (Tab.č.2) popisuje situáciu, keď by sa vykonávala prehliadka na 1 mieste. Situácia by v tom prípade bola nevyhovujúca. Na prehliadku by priemerne čakalo 69 pracovníkov. Stredná doba čakania by bola 69 hodín. V prevádzke by pracovalo len 80 robotníkov.
Variant B uvažuje s vykonávaním prehliadky na 2 miestach. Čakanie by sa znížilo na 2.89 hod. a čakalo by priemerne 5.17 pracovníkov. Do pracovného procesu by bolo zapojených 143 robotníkov.
Keby sa vykonávala prehliadka na 3 miestach (variant C), bolo by v priemere mimo výrobný proces len 2.4 robotníkov a aj ostatné parametre sú prijateľné.
Variant D popisuje situáciu pri využívaní 4 miest prehliadky. Počet pracovníkov zapojených do výroby sa síce nepatrne zvýšil, ale neúmerne narástol počet nevyužitých miest prehliadky. Výpočet dáva jednoznačnú odpoveď na skúmanú dimenziu zdravotného strediska. Malo by byť vybavené tromi miestami prehliadky. Nesplnenie tejto podmienky bude mať za následok buď zmenšenie počtu pracovníkov zapojených do výrobného procesu, predimenzovanie zdravotného strediska, alebo zanedbanie zdravotníckej starostlivosti. Poznámky: - Na vyššie uvedené závery boli použité len niektoré z vypočítaných ukazovateľov. Výsledky strojného výpočtu zobrazujú celý rad ďalších dobre využiteľných výstupov, ako je stredná doba pobytu v systéme, koeficienty prestoja a ďalšie.

33

- Pre strojový výpočet bol využitý počítačový program THO zostavený s využitím Microsoftu Office Excel. Program bol zostavený a je k dispozícii na Fakulte špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline - Katedre technických a vied informatiky.

Záver Bezpečnosť práce, ako hlavná súčasť pracovného a životného prostredia, patrí medzi dôležité úlohy každej vyspelej spoločnosti. Je potrebné vedecky rozpracovať a vytvoriť účinné systémy prevencie v technickej a pracovne hygienickej ochrane práce s cieľom zabrániť poškodzovaniu ľudského zdravia. Naplnenie cieľov vedy v oblasti bezpečnosti práce a minimalizácie rizík technických zariadení vyžaduje, aby sa aktivity v tejto oblasti rozvíjali rovnakým alebo väčším tempom ako v ostatných vedných odboroch, aby sa vyvíjali nové metódy a vedecky zdôvodnené riešenia. Tato práca bola podporovaná agentúrou VEGA č.8/3329/06 a Agentúrou pre podporu výskumu a vývoja č.APVV-20-002805

Literatúra 1. BRANDALÍK, F.; KLUVÁNEK, P. Operačná analýza v železničnej doprave. Učebnica. ALFA, Bratislava, 1986. 2. MILATA, I. Teorie hromadné obsluhy ve vojenské dopravě. Skriptum. Vojenská fakulta VŠDS. Žilina 1992. 3. KAŠPAR, V., 2006: Využití THO v krizových situacích a BOZP. In: Zborník z 9. vedecko-odbornej konferencie s medzinárodnou účasťou LOGVD-2006. Žilina, s. 120 - 126, ISBN 80-8070-606-9 4. BROŽ, M., LAZOVÝ, V., Excel 5.0 . Computer Press Brno 1997 5. TOMEK, M., REJZEK, M. : Nehody techniky - hrozba dnešnej doby. In : Zborník z 5. vedeckej konferencie s medzinárodnou účasťou "Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí", FŠI ŽU, Žilina, 2000, s. 277 -282, ISBN 80-88829-56-9 6. SEIDL, M., 2005 : Doprava v mimoriadnych a krízových situáciách. In: I.konferencja naukowo-techniczna „Przewozy regionalne w Polsce - szanse i zagrozenia“. Wroclaw : Miedzynarodowa Wyzsza Szkola Logistyki i Transportu we Wroclawiu, 2005, s. 175-181, ISBN 83-89908-00-X 7. SVENTEKOVÁ, E., 2005.: Riziková analýza v dopravných systémoch, In: Zborník z vedeckej konferencie s medzinárodnou účasťou LOGI 2005, Pardubice, Univerzita Pardubice, DFJP, str. 219-223, ISBN 80-86530-25-6. 8. SOUŠEK, R.: Krízové řízení v dopravě. Učebnica. Institut Jana Pernera,o.p.s 2002, Pardubice ISBN 978-80-86530-06-2.

Summary Work environment has been continually changing under the influence of new technologies as well as changes in economic, social and demographic conditions. Transport infrastructure has not been excluded from these changes.

34

Statistics shows that transport infrastructure has for a long time been the main source of the most serious workplace accidents. Safety requirements necessary to perform activities in this sphere are so extensive that we should pay special attention to them. Detailed analysis of workplace accidents’ causes has shown the increase of accidents caused due to miserable technical state of machinery. Maintenance problems as well as health protection at work tasks are significant everywhere where machinery and transport means are used. Stochastic models of bulk service are used to solve these problems. A closed system (M/M/n) is suitable for application of the models on maintenance and health provision tasks. limited requirements limited maintenance stations with the wait The inputs of this system are: parameter of input λ, parameter of maintenance µ, number of maintenance stations n and number of requirements m. Theory of bulk service is able to determine various characteristics, which generally represent efficiency criteria. When assessing system’s efficiency one should take into account various levels of importance of individual characteristics. Final results’ statements should consider mutual connection among all calculated indicators regarding the function of the system. At Two bulk service applications on a possible situation and machine enumeration in several versions as well as their evaluation are presented at the end of the paper.

35

36

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Vladimír PITSCHMANN*, Zbyněk KOBLIHA**, Emil HALÁMEK***

DETEKČNÍ TRUBIČKA KE ZJIŠŤOVÁNÍ FORMALDEHYDU V OVZDUŠÍ DETECTOR TUBE FOR DETERMINATION OF FORMALDEHYDE IN AIR

Abstrakt Je popsána příprava, konstrukce a vlastnosti detekční trubičky ke zjišťování formaldehydu v ovzduší. Indikační náplň detekční trubičky obsahuje silikagel, který je nasycen floroglucinolem rozpuštěným v koncentrované kyselině chloristé. Vyhodnocování je vizuální na základě délky vybarvené zóny, která je úměrná koncentraci formaldehydu v ovzduší. Rozsah měření je 2 až 60 mg.m-3. Trubička je vhodná pro použití v polních podmínkách a při mimořádných situacích spojených s únikem formaldehydu do prostředí. Je kompatibilní s chemickými průkazníky zavedenými v Armádě ČR a v Hasičském záchranném sboru.

Abstrakt The preparation, design and properties of a detection tube designed for the determination of formaldehyde in air are described. The indicating filling of the detection tube contains silica gel that is saturated with phloroglucinol dissolved in concentrated oxychlorine acid. Evaluation is visual, on the basis of the length of a coloured zone that is proportional to the concentration of formaldehyde in air. The range of measurement is from 2 to 60 mg.m-3. The tube is suitable for using in field conditions and in extraordinary situations associated with a release of formaldehyde into the environment. It is compatible with chemical detectors introduced in the Army of the Czech Republic and in the Fire and Rescue Service.

Key words: detector tube, formaldehyde, phloroglucinol, perchloric acid

Úvod Formaldehyd (HCHO) je důležitá průmyslová chemikálie a významná průmyslová toxická látka, která se vyznačuje silnými dráždivými účinky a je velmi pravděpodobně i kancerogenní. Z těchto důvodů je jeho analýze v ovzduší věnována u nás i ve světě vysoká

* Ing., CSc., Oritest spol. s r.o., Na Bělidle 21, 150 00 Praha 5, e-mail: [email protected] ** prof. Ing., CSc., Universita obrany,Ústav ochrany proti zbraním hromadného ničení, Víta Nejedlého 691, 682 03 Vyškov, e-mail: [email protected]; *** prof. Ing., CSc., Universita obrany,Ústav ochrany proti zbraním hromadného ničení, Víta Nejedlého 691, 682 03 Vyškov [email protected]

37

pozornost [1]. Ke stanovení koncentrace HCHO v ovzduší a k monitorování pracovního nebo venkovního prostředí se kromě instrumentálních metod využívá celá řada plynových detektorů a analyzátorů založených na fyzikálním, fyzikálně-chemickém nebo chemickém principu[2-4]. V systému těchto technických prostředků si dosud udržují důležité postavení i jednoduché detektory typu detekčních trubiček, které využívají reakcí HCHO s některými chemickými činidly za vzniku charakteristicky zabarvených produktů. Jedna z klasických chemických metod kontroly HCHO v ovzduší je založená na jeho kondenzaci s aromatickými sloučeninami, která v prostředí koncentrované kyseliny sírové vede v důsledku dehydratačních reakcí ke vzniku barevných chinoidních produktů. Na principu kondenzace HCHO s aromatickými sloučeninami bylo popsáno několik variant detekčních trubiček. Jedna z variant obsahuje indikační vrstvu nasycenou koncentrovanou kyselinou sírovou a ampulku, která je naplněna xylenem Ampulka se po odběru kontaminovaného vzduchu rozdrtí a páry xylenu prostupují indikační vrstvou, na níž v přítomnosti HCHO vzniká charakteristické růžové zabarvení [5]. V jiném provedení je xylen ukotven na parafinu zataveném v ampulce, případně může být obsažen ve speciální sorpční vrstvě, která je umístěna v předřazené trubici [6]. Na obdobném kondenzačním reakčním principu je zkonstruovaná detekční trubička s obsahem silikagelu impregnovaného 2-naftolem rozpuštěným v koncentrované kyselině sírové [7]. Jiné řešení indikační náplně je založeno na tom, že 2-naftol je nahrazen floroglucinolem (1,3,5-trihydroxybenzen, benzentri-1,3,5-ol), který v prostředí kyseliny sírové poskytuje s formaldehydem oranžové zabarvení [8, 9]. Nevýhodou konstrukce detekčních trubiček s ampulkou je obecně jejich nižší uživatelský komfort. U ostatních směsných činidel na HCHO připravených s použitím koncentrované kyseliny sírové je nutné vzít v úvahu jejich nízkou stabilitu a životnost při skladování. Tato nevýhoda vyplývá zejména ze silných dehydratačních a dehydrogenačních vlastností koncentrované kyseliny sírové, která tak postupně degraduje použité komponenty směsných činidel. Proto se v detekčních trubičkách používají i jiné principy. Příkladem je trubička založená na reakci HCHO s hydroxylamin fosfátem za vzniku kyseliny fosforečné, jejíž přítomnost je indikována acidobazickým indikátorem s barevným přechodem žlutá – červená [10]. Ve výbavě Hasičského záchranného sboru a ve výzbroji Armády ČR je chemický průkazník CHP-71, který je vybavený detekčními trubičkami ke zjištění přítomnosti bojových chemických látek v ovzduší. Ke zvýšení jeho užitných vlastností byla vyvinuta také celá řada detekčních trubiček ke zjišťování nejvýznamnějších průmyslových toxických látek [11]. K detekci HCHO je určena detekční trubička TT-010, která obsahuje indikační vrstvu nasycenou 4-amino-3-hydrazino-5-sulfanyl-1,2,4-triazolem (Purpald®) a skleněnou ampulku s nasyceným roztokem chloristanu sodného v 10% hydroxidu sodném [12]. Tato trubička poskytuje s HCHO fialové tetrazinové barvivo. Ostatní na trhu dostupné komerční detekční trubičky (tabulka 1) se pro zavedený chemický průkazník nehodí, protože mají větší rozměry a vyšší odpor, tlakovou ztrátu.

38

Tabulka 1. Přehled dostupných komerčně vyráběných detekčních trubiček ke zjišťování HCHO v ovzduší. Trubička 0,2/a Dräger 2/a Dräger 0,1 Auer No.91M Gastec No.91L Gastec No.91LL Gastec TT-010 Oritest

Měřící rozsah ( ppm) 0,2-5 2-40 0,15-10 8-6400 0,1-40 0,05-1 0,5 mg.m-3 (det. limit)

Princip, činidlo Xylen, H2SO4 Xylen, H2SO4 Hydroxylamin fosfát, indikátor Hydroxylamin fosfát, indikátor Hydroxylamin fosfát, indikátor Hydroxylamin fosfát, indikátor Purpald®, NaOH

Délka/průměr (mm) 124/7 124/7 120/7 140/5 100/6

Cílem článku je popsat přípravu, konstrukci a vlastnosti nově vyvinuté detekční trubičky ke zjišťování HCHO v ovzduší. Prostředek je založen na kondenzaci HCHO s aromatickými sloučeninami, kdy známé reakční schéma s floroglucinolem bylo modifikováno náhradou používané koncentrované kyseliny sírové za kyselinu chloristou. Tato detekční trubička je konstrukčně a svými vlastnostmi vhodná pro chemický průkazník.

EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST Chemikálie a zařízení Pro přípravu indikační náplně byly použity tyto chemikálie: floroglucinol dihydrát, kyselina chloristá 70% (obě Sigma-Aldrich, čistota minimálně p.a.). Jako nosič byl použit silikagel (Grace, Německo) o zrnění 0,5-0,6 mm s měrným povrchem 200 m2.g-1 a 120% sorpční kapacitou (H2O). Silikagel byl čištěn varem s kyselinou chlorovodíkovou a aktivován v sušárně při 130 °C. Pro přípravu ochranné náplně byl použit silikagel stejné kvality a chlorid vápenatý bezvodý (Sigma-Aldrich, 96 %). Jako zkušební látka byl použit 37% roztok HCHO ve vodě. Skleněné obalové trubice o vnitřním průměru 5 mm, těsnící prvky a rozvodová tělíska dodala společnost Tejas (Jablonec, ČR), která také vyrobila potřebný počet detekčních trubiček pro testování. Kalibrace a srovnávací testy detekčních trubiček probíhaly na Univerzitě obrany Brno, pracovišti Ústavu ochrany proti zbraním hromadného ničení ve Vyškově, s využitím zkušební komory o objemu 617 dm3. K testování navržených detekčních trubiček byl použit chemický průkazník CHP-71 s připojeným průtokoměrem . K analytické kontrole koncentrace HCHO ve zkušební komoře byla použita pumpa BOC Edwards typ XDS 10-C a spektrofotometr Helios-α Unicam (všechno UK). Ke srovnávacím testům byly použity detekční trubičky Dräger (typ 0,2/a, typ 2/a) s nasávacím zařízením Accuro 2000 a detekční trubičky Gastec (typ No. 91L) s ruční pumpičkou GV-100S.

Pracovní postupy Příprava detekční trubičky Silikagel byl impregnován 1% roztokem floroglucinolu v 70% kyselině chloristé. Na 100 g silikagelu bylo spotřebováno 50 ml impregnačního roztoku, který byl přidáván

39

postupně po malých dávkách za neustálého míchání směsi do sypkého stavu. Světložlutě zbarvená náplň byla skladována v hermeticky uzavřené skleněné nádobě a chráněna před přímým slunečním světlem. Ochranná náplň byla připravena impregnací silikagelu nasyceným vodným roztokem chloridu vápenatého. Na 100 g silikagelu bylo použito 100 ml impregnačního roztoku. Získaná hmota byla sušena v sušárně při teplotě 110 °C do zbytkové vlhkosti maximálně 2 %. Do skleněné trubice byla nasypaná indikační náplň o optimální výšce 20 mm a ochranná náplň vysoká 10 mm. Obě náplně byly vzájemně odděleny a proti pohybu a přesýpání zajištěny inertními a průtok vzduchu umožňujícími skleněnými hranolky a zátkami z nerezavějící oceli. Skleněná trubice byla na závěr hermeticky uzavřena zatavením. Testování detekčních trubiček Kalibrace detekčních trubiček a jejich porovnání se známými prostředky bylo provedeno ve zkušební komoře, v níž byly připraveny různé koncentrace HCHO. Zkušební plyn byl generován zahříváním odměřeného množství vodného roztoku formaldehydu na topném tělese při teplotě 60 °C. Skutečná koncentrace plynného HCHO v komoře byla stanovena spektrofotometricky metodou založenou na kondenzaci s acetylacetonem [13]. Při testování detekčních trubiček byl kontaminovaný vzduch odebírán chemickým průkazníkem s rychlostí průtoku 1 l.min-1. Délka a intenzita zabarvení indikační vrstvy byla vyhodnocena vizuálně. Současně byly provedeny srovnávací testy s vybranými komerčně vyráběnými detekčními trubičkami.

VÝSLEDKY A DISKUSE Řadou předběžných pokusů bylo zjištěno, že činidla, jejichž účinek je založen na kondenzaci aromatických sloučenin s HCHO, lze významným způsobem upravit náhradou koncentrované kyseliny sírové 70% kyselinou chloristou. Činidla s kyselinou chloristou jsou při zachování svých analytických vlastností stabilnější. Ukázalo se, že jsou vhodná také k přípravě náplní do detekčních trubiček ke zjišťování HCHO v ovzduší. Možnosti aplikace kyseliny chloristé byly ověřeny na systému silikagel - floroglucinol – kyselina chloristá, který v přítomnosti plynného HCHO poskytuje charakteristické oranžové zabarvení způsobené vznikem chinoidní formy bis(2,4,6-trihydroxyfenyl)methanu podle reakčního schématu: OH

HCHO

HClO4

HO

2 HO

HO

OH

OH

CH2

-H2O

OH

HO

OH

HO

HO

OH

HClO4 HO

OH

CH2

O

OH

CH

-H2O OH

HO

OH

40

HO

Způsob vyhodnocení Oranžové zabarvení na indikační náplni se objevuje prakticky okamžitě. Způsob vyhodnocení je založen na odečtu délky barevné zóny indikační náplně, která je úměrná koncentraci HCHO v ovzduší. Čelo barevné zóny, rozhraní mezi zreagovanou a nezreagovanou indikační náplní, je výrazné. Rozmytí čela je minimální, v testovaných podmínkách prakticky zanedbatelné. Vzhledem ke krátké indikační vrstvě je pro vyhodnocování vhodné používat přiložený barevný etalon. Mez detekce, měřící rozsah, citlivost stanovení Detekční limit je 4 µg HCHO, to je koncentrace 4 mg.m-3 při odběru 1000 cm3 vzduchu nebo 1 až 2 mg.m-3 při odběru 3000 cm3 chemickým průkazníkem. Doporučený rozsah měření připravenými detekčními trubičkami činí 2 až 60 mg.m-3, což odpovídá přibližně detekční trubičce 2/a Dräger. Výsledky testování navržených detekčních trubiček a jejich porovnání s některými komerčně dostupnými detekčními trubičkami uvádí tabulka 2. Citlivost detekce HCHO je přibližně dána faktorem proporcionality K, který vyjadřuje délku barevné zóny na jednotkové množství formaldehydu podle vztahu K=d/c.V, kde d je délka barevné zóny (mm), c je koncentrace formaldehydu (mg.m-3) a V je objem analyzovaného vzduchu (m3). Závislost délky barevné zóny na koncentraci HCHO však není lineární, protože je ovlivněna rychlostí proudění vzduchu trubičkou, množstvím zachyceného plynu, kapacitou indikační náplně a dalšími faktory. Střední hodnoty faktoru proporcionality nových a některých komerčně dostupných detekčních trubiček na HCHO uvádí tabulka 3. Tato tabulka také uvádí porovnání odporu, tlakové ztráty, jednotlivých detekčních trubiček při rychlosti průtoku vzduchu 1 l.min-1.

Tabulka 2. Výsledky testování detekčních trubiček na přítomnost HCHO. Množství HCHO vložené do komory, mg

Koncentrace HCHO v komoře zjištěna spektrofotometricky, mg.m-3

Koncentrace HCHO zjištěna srovnávacími trubičkami, mg.m-3

Délka zabarvené zóny nové trubičky, mm

4 8 12 16 20 40 80

3,1 5,6 8,1 11,4 13,8 29,9 58,5

4 6 8 12 16 32 -

3 4 6 8 10 12 14

Tabulka 3. Porovnání citlivosti (faktorů proporcionality) a odporu navrhované detekční trubičky ke zjišťování HCHO s některými komerčně vyráběnými detekčními trubičkami. Trubička

Faktor proporcionality K,

Odpor (tlaková ztráta), kPa

41

0,2/a Dräger 2/a Dräger No.91L Gastec Nová

mm.mg-1 5 000 3 500 16 000 220

9,5 3,5 > 20 1,5

Rušivé vlivy a selektivita Podobné zabarvení jako formaldehyd mohou vyvolat i některé jiné chemické sloučeniny, například acetaldehyd, akrolein nebo spalné produkty benzínových a naftových motorů. S oxidem dusičitým vzniká pravděpodobně nitroso-derivát floroglucinolu, který je žlutý. Optimální relativní vlhkost vzduchu je 40 až 75%, vyšší hodnoty se projeví vznikem žlutého zabarvení přesahujícího oranžovou indikační zónu. Omezit působení rušivých vlivů a zvýšit selektivitu měření lze začleněním ochranné náplně do detekční trubičky. Ochranná náplň, CaCl2 imobilizovaný na silikagelu, zajišťuje čištění analyzovaného vzduchu, záchyt vodní páry a celkovou menší závislost na vnějších klimatických podmínkách. Stabilita náplně a životnost detekční trubičky Indikační náplň, která je uložená ve skleněné a hermeticky uzavřené nádobě, je stabilní. V detekční trubičce se této stability dosáhne použitím těsnících a vymezovacích prvků vyrobených z inertních materiálů, jako je sklo, skleněná vlákna nebo nerezavějící ocel. Životnost, použitelnost detekční trubičky při skladování při teplotách kolem 4 °C bez přístupu přímého slunečního záření je minimálně 6 měsíců. Skutečná životnost za různých teplotních podmínek bude stanovena dalším testováním v půlročních intervalech.

ZÁVĚR Navrhovaná detekční trubička je vhodná zejména k získání rychlé a dostatečně přesné informace o výskytu HCHO v ovzduší, např. v podmínkách mimořádných událostí spojených s jeho únikem do okolního prostředí. Detekční trubička je kompatibilní s chemickým průkazníkem CHP-71, který je ve výbavě speciálních jednotek Hasičského záchranného sboru a ve výzbroji Armády ČR. Je rovněž plně kompatibilní s nově vyvinutým chemickým průkazníkem CHP-05.

LITERATURA 1. MOTYKA, K.; MIKUŠKA, P. Přehled stanovení formaldehydu a dalších karbonylových sloučenin v ovzduší. Chem. Listy, 2005, roč. 99, č. 1, s. 13-20. 2. HÄMMERLE, E.A.H.; HALL, N.; CADE, N.; HODGINS, D. Electrochemical enzyme sensor for formaldehyde operating in the gas phase. Biosens. Bioelectron, 1996, 11, 239-246. 3. DIRKSEN, J.A.; DUVAL, K.; RING, T.A. NiO thin-film formaldehyde gas sensor. Sens. Actuators B: Chem, 2001, 80. 4. Nakano, N.; Nagashina, K. An automatic monitor of formaldehyde in air by monitoring tape method. J. Environ. Monit., 1999, 1, 255-258. 5. McCONNAUGHEY, P.W.; McKEE, E.S. Colorimetric method for detecting aldehydes in air. U.S. patent, 1984, 4489164. G01N021/78.

42

6. Dräger-Röhrchen Handbuch: Boden-, Wasser- und Luftuntersuchunge sowie technishe Gasanalyse. 9. Ausgabe. Lübeck: Drägerwerk AG, 1994, s.123-124. 7. ISBN 3-926762-05-5. 8. PODVYSOCKIJ, K.S.; CINMAN, I.D.; LUKAŠENKO, R.D. Ekspresnyj metod opredelenija formaldegida v vozduche. USSR patent, 1976, 514232. G01N21/02. 9. Handbuch der Lebensmittelchemie. Band II/2. Berlin: Springer Verlag, 1967, s. 643. 10. VELIČKOVA, V.S.; VASILEVA, R.I.; DANEVA, Ž.D.; BONEV, N.S. Plněž za indikatorna trbička za opredeljane na formaldechid. Bulharský patent, 1983, 33707. G01N31/33. 11. Detector Tube Handbook. Pittsburgh: Mine Safety Appliances Co., 1995, p. 98. 12. PITSCHMANN, V. Detekční trubičky: Analýza vojensky významných toxických látek. Beroun: Econt Consulting, 2003, 194 s. ISBN 80-86664-01-5. 13. PITSCHMANN, V. Trubička ke kontrole formaldehydu v ovzduší. Ochrana ovzduší, 1997, roč. 9, č. 4, s. 23. 14. NASH, T. The colorimetric estimation of formaldehyde by means of the Hantzsch reaction. Biochem. J., 1953, 55, 416.

Summary Preparation, construction and properties of detector tube for determination of formaldehyde in air is described. Indication zone of tube contains silicagel, impregnated with phloroglucinol, which is dissolved in concentrated perchloric acid. Evaluation is visual length of coloured zone correlates to formaldehyde concentration in air. Working range of the detection tube is 2-60 mg/m3. The tube is suitable for on-field use, and also for emergency situations related with formaldehyde leakage to environment. The tube is compatible with chemical detectors established in Czech Army and Department of Fire and Rescue Service Czech Republic.

43

44

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství Dana PROCHÁZKOVÁ* SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ REŠERŠE ZAMĚŘENÉ NA OCHRANU KRITICKÉ INFRASTRUKTURY*) SUMMARY OF RESULTS OF BIBLIOGRAPHIC SEARCH AIMED TO CRITICAL INFRASTRUCTURE PROTECTION

*)

Výsledky projektu MV ČR „Procesní analýza zranitelnosti prvků kritické infrastruktury“.

Abstrakt Článek obsahuje výsledky rešerše literatury a dokumentů pojednávajících o ochraně kritické infrastruktury. Předmětem rešerše bylo 204 zdrojových materiálů. Na základě dokumentů EU a sdělení představitelů EU se připravují podklady pro osnovu operačních plánů na ochranu kritické infrastruktury. EU se však zajímá jen o kritickou infrastrukturu důležitou pro EU, ostatní ponechává na členských státech. Na úrovni EU a vládních úřadů členských zemí EU se především řeší definice kritické infrastruktury a právní zajištění ochrany kritické infrastruktury. Nejčastěji se v souvislosti s kritickou infrastrukturou zvažují teroristické útoky a kybernetická infrastruktura jako oblast jejich cílů.

Abstract The paper concentrates the results of bibliographic search of literature and documents dealing with critical infrastructure and its protection. There were used 204 sources. With regard to the EU documents and the EU announcements there are prepared the data for outline of operating plans for critical infrastructure protection. The EU itself is just interested in the critical infrastructure important for the EU, the other it leaves to Member States. On the EU level and on the Member States Authorities there is above all dealt with the definition of the critical infrastructure and with the legal ensuring the critical infrastructure protection. In connection with the critical infrastructure protection much often there are considered the terrorist attacks and a cyber infrastructure as a domain of their targets.

Key words: critical infrastructure, protection, process analysis.

doc., RNDr., DrSc., Policejní akademie České republiky, Praha, [email protected]

45

1. Úvod Předmětem rešerše byly dva úseky, a to: 1. Procesní analýza. Zmapování a popsání metod a principů vhodných pro provedení procesní analýzy, pro hledání kritických vazeb mezi jednotlivými prvky kritické infrastruktury. 2. Zmapování přístupů používaných v zemích EU (USA) a ČR při vyhledávání kritických míst napříč kritickou infrastrukturou.

Předložená práce obsahuje vyhodnocení znalostí uvedených v literatuře domácí i zahraniční a je zpracována na základě údajů z 204 odborných prací, viz příloha a práce (Procházková 2006a). Aby bylo zřejmé k čemu se poznatky vztahují, je použit koncept ochrany kritické infrastruktury (Procházková 2006b) sestavený dle odborné literatury a zkušeností autorky z praxe.

2. Současný stav V České republice existují dva téměř nesmiřitelné tábory, které se zabývají ochranou kritické infrastruktury, proto je při rešerši především zahraniční literatury hledána odpověď na to, který přístup je ve vyspělých zemích více obvyklý nebo za jakých podmínek se jednotlivé přístupy používají. První tábor, do kterého patří odborníci z oblasti územního plánování, navrhování, projektování, výstavby, provozování, oprav a údržby objektů, infrastruktur a technologií, tvrdí, že procesní model pro ochranu funkčnosti kritické infrastruktury je procesní model založený na řízení bezpečnosti, který obsahuje všechny lidské činnosti v oblasti řízení a opírá se v nich o dosavadní poznání. Druhý tábor, do kterého především patří odborníci zabývající se odezvou na mimořádné události, tvrdí, že procesní model pro ochranu funkčnosti kritické infrastruktury je procesní model opírající se o robustní výkonné složky, které zvládnou vše. Na základě filosofických konceptů OSN, IAEA (Mezinárodní agentura pro atomovou energii), OECD, OTA (Office for Technology Assessment v USA 1972-1996), EU (především koncept a směrnice jak aplikovat v praxi princip předběžné opatrnosti) aj. je v závěru ukázáno, že koncept první je účinnější a zaručuje aplikaci současného poznání a zkušeností do oblasti zajišťování bezpečnosti a udržitelného rozvoje lidského systému. Je strategický, proaktivní a zajišťuje řešení problémů v nadčasovém rozměru. Druhý koncept je pouze reaktivní a jeho úkolem je zvládnout momentální problémy. To znamená, že připravuje plány odezvy včetně plánů zásahů výkonných složek, které obsahují účinnou reakci na situaci a efektivní zvládnutí nastalých problémů. Z hlediska zásad teorie řízení druhý způsob obsahující de facto jen organizační opatření se dle OTA (Office for Technology Assessment) používá jen tehdy, když nelze aplikovat zásadní technická opatření. Proto je třeba, aby tam, kde je to možné se pro ochranu kritické infrastruktury používal procesní model založený na proaktivním a strategickém přístupu. To však neznamená, že nebudou rozpracovávány popisy nouzových situací a návrhy (scénáře) pro jejich úspěšné vyřešení, které musí v zájmu stabilizace a rozvoje lidského systému: - znát výkonné složky i veřejná správa, aby byly schopné provést účinnou a cílenou odezvu, - nacvičit výkonné složky, aby byly schopné provést kvalitní zásah, který je základem pro úspěšné zvládání nouzových i kritických situací, které z hlediska poznání patří do dynamického vývoje lidského systému, který je modelem prostoru, v němž žijí lidé.

46

3. Shrnutí výsledků pro rešerši 1 Publikace, které jsou uvedené v příloze (Seznam použitých zdrojů) a které popisují metody a principy vhodné pro provedení procesní analýzy a pro hledání kritických vazeb mezi jednotlivými prvky kritické infrastruktury, vychází z příčin, tj. z živelních a jiných pohrom a nebo z vnitřních vazeb, které jdou napříč jednotlivými infrastrukturami nebo napříč několika infrastruktur (elektrická energie, informační technologie, antropogenní řízení, finanční toky) a ne ze stavů, tj. nouzových situací, mezi které patří v ČR také mimořádné události, které výše uvedené příčiny vyvolají**). Procesní analýza se provádí tak, že se: 1. Aplikuje koncept řízení bezpečnosti s tím, že se zváží celý proces spojený s existencí kritické infrastruktury, tj. umisťování, navrhování, projektování, výstavba, provozování a změny. 2. Procesní model sestaví pro celý proces spojený s existencí kritické infrastruktury a teprve pro dílčí úkoly se z celého procesního modelu vybírají modely pro dílčí části nebo se vytváří vysoce podrobné modely pro části, které jsou předmětem určitého speciálního zájmu. 3. Používá se přístup „ALL HAZARD APPROACH“. To znamená, že se zajišťuje ochrana proti všem relevantním živelním a jiným pohromám, a to dle zákonů, norem, standardů a přístupů dobré praxe pro územní plánování, výběr míst, navrhování, projektování, výstavba, provozování, opravy, údržby, změny a obnovy. 4. Používají se vhodné metody rizikového inženýrství, a to jak k určení velikostí rizik, tak k určení prioritních rizik, které nejvíce přispívají ke zranitelnosti dané infrastruktury. 5. Rizika se chápou jako ztráty, škody a újmy na chráněných zájmech v konkrétním místě, tj. ne jako čísla bez jasného vyjádření negativního potenciálu. S takto určenými riziky se vyjednává s cílem snížit ztráty, škody a újmy na chráněných zájmech v daném místě. 6. U existujících infrastruktur se zjistí stávající rizika, stanoví se ta rizika, která nejvíce přispívají ke zranitelnosti dané infrastruktury a vůči nim se provede zodolnění, je-li to možné a především se připravují vnitřní nouzové plány, plány kontinuity a popř. i plány krizové. 7. Pro vyhledávání kritických vazeb mezi jednotlivými prvky kritické infrastruktury se nejčastěji používají rozhodovací matice. Protože praxe čas od času vyžaduje také řešení specifických úkolů, pro které aplikace matice kritičnosti (tj. rozhodovací matice pro vyhledání kritické infrastruktury nebo kritických prvků, vazeb a toků dané kritické infrastruktury) je příliš hrubým nástrojem, jsou používány metody preciznější založené na teorii grafů, a to např. metoda kritické cesty (tzv. CPM), metoda optimalizace řešení problému v čase a prostoru (tzv. PERT) a metoda modelování procesů v síti (tzv. Petriho sítě) (Procházková 2006c). Příklad matice kritičnosti je na obrázku 1. 8. Pro zajištění funkčnosti kritické infrastruktury v prostoru a čase se používají specifické kontrolní seznamy. Tato metoda je především obvyklá u veřejné správy a u inspekčních orgánů (Procházková et al. 2006).

47

Obr. 1. Matice kritičnosti infrastruktury a technologií v území, tj. zranitelnost vs. důležitost infrastruktury v území.

Poznámka: **) Žádný ze zdrojů, které jsou v seznamech literatury neobsahuje v souvislosti se zajištěním funkčnosti kritické infrastruktury pojem mimořádná událost, tj. v anglicky psané literatuře pojem „Extraordinary Event“ a v německy psané literatuře pojem „auβerordrntlicher Vorfall“. V oblasti dostupné ruské literatury nebyly nalezeny příslušné souvislosti. Všechny uvedené zdroje, které se zabývají hledáním příčin selhání kritické infrastruktury a opatřeními na zodolnění kritické infrastruktury vycházejí z toho, že pro zajištění ochrany kritické infrastruktury jsou nutné znalosti jako je fyzikální naturel živelní či jiné pohromy, fyzikální mechanismus působení živelní či jiné pohromy na chráněné zájmy, fyzikální naturel území, objektu, technologie, infrastruktury, na které působí živelní či jiná pohroma, a fyzikální příčiny synergence uvedených aspeků.

4. Výsledky pro rešerši 2 Všechny publikace, které jsou uvedené v příloze (Seznam použitých zdrojů) popisují metody a principy vhodné pro provedení procesní analýzy a pro hledání kritických vazeb mezi jednotlivými prvky kritické infrastruktury vychází z příčin, tj. z živelních a jiných pohrom a nebo z vnitřních vazeb, které jdou napříč jednotlivými infrastrukturami nebo napříč několika infrastruktur (elektrická energie, informační technologie, antropogenní řízení, finanční toky) a ne ze stavů, tj. nouzových situací mezi které patří v ČR také mimořádné události, které výše uvedené příčiny vyvolají**). Kritická místa napříč kritickou infrastrukturou se vyhledávají u stávající infrastruktury tak, že se používá přístup „ALL HAZARD APPROACH“ (tj. sleduje se úroveň ochrany proti všem relevantním živelním a jiným pohromám možným v daném místě, a to tak, že: 1. Používají se vhodné metody rizikového inženýrství založené na multikriteriálních metodách.

48

2. Rizika se chápou jako ztráty, škody a újmy na chráněných zájmech v konkrétním místě, tj. ne jako čísla bez jasného vyjádření negativního potenciálu. S takto určenými riziky se vyjednává s cílem snížit ztráty, škody a újmy na chráněných zájmech v daném místě. 3. Pro speciální cíle se definují dílčí procesní modely tak, aby byly transparentní a aby bylo možno jejich použitím získat výsledky s vysokou nebo alespoň dostatečnou vypovídací hodnotou. 4. Kritéria pro vyhledávání vazeb musí být jasně formulovaná, jednoznačná a musí směřovat k vytyčenému cíli. Vhodné je použití kontrolních seznamů nebo indikátorů. 5. Při analýzách se používají zranitelnosti položek infrastruktury (prvky, vazby, toky), které se skórují s hodnotami důležitosti položek z pohledu funkčnosti infrastruktury. 6. Pro vyhledávání kritických míst napříč kritickou infrastrukturou se nejčastěji používají rozhodovací matice. Protože praxe čas od času vyžaduje také řešení specifických úkolů, pro které aplikace matice kritičnosti (tj. rozhodovací matice pro kritickou infrastrukturu) je příliš hrubým nástrojem, jsou používány metody preciznější založené na teorii grafů, a to např. metoda kritické cesty (tzv. CPM), metoda optimalizace řešení problému v čase a prostoru (tzv. PERT) a metoda modelování procesů v síti (tzv. Petriho sítě) (Procházková 2006c). Příklad matice kritičnosti je na obrázku 1. 7. Vyhodnocení kritických míst se provede na počátku hodnocení a pak při každé změně nebo po uplynutí určitého stanoveného časového intervalu (např. 3 roky) a mezi tím se ve zvlášť důležitých případech kritických infrastruktur používá inspekce založená na specifickém kontrolním seznamu.

5. Závěr Jsou státy (např. Německo a Maďarsko), ve kterých všechny technologické objekty a důležité občanské objekty mají bezpečnostní zprávy. Mezi tyto objekty v důsledku své důležitosti pro území zapadají i objekty kritické infrastruktury, tj. kritická infrastruktura v mnoha případech je důkladně sledována a lze doložit její funkčnost za normálních, abnormálních i kritických podmínek. V České republice bezpečnostní dokumentace v takovém rozsahu chybí (projektová dokumentace nejde do takových podrobností), a proto je třeba stanovit koncept péče / ochrany kritické infrastruktury, který pokrývá celý úsek řízení bezpečnosti a rozvoje území republiky. Na základě dokumentů EU a sdělení jejich představitelů EU připravuje podklady pro osnovu operačních plánů na ochranu kritické infrastruktury. Zajímá se však jen o kritickou infrastrukturu důležitou pro EU, ostatní ponechá na členských státech. Na úrovni EU a vládních úřadů členských zemí EU se především řeší definice kritické infrastruktury a právní zajištění ochrany kritické infrastruktury. Nejčastěji se v souvislosti s kritickou infrastrukturou zvažují teroristické útoky a kybernetická infrastruktura jako oblast jejich útoku. Pouze země s vyspělou technologickou tradicí jako např. SRN, Švýcarsko, Velká Británie, USA (Procházková 2006a,b,c, Procházková et al. 2006) používají stejný přístup jako je ten, který je popsán v práci (Procházková 2006b). K analýze kritických infrastruktur používají kontrolní seznamy, což je pro veřejnou správu nejpřijatelnější nástroj. Odborníci SRN zpracovali v několika jazycích (němčina, angličtina, francouzština, ruština) koncept ochrany kritické infrastruktury „Baseline Protection Concept“ (Procházková 2006a), který při navazování spolupráce v předmětné oblasti nabízejí partnerům. Tento koncept je složen ze stejných kroků jako procesní model uvedený v práci (Procházková 2006b). Řada publikací uvedených v příloze (Seznam použitých zdrojů) se také v souvislosti s ochranou kritické infrastruktury zabývá nouzovým řízením (Emergency Management) a pro tento případ navrhuje zpracovávat pro kritickou infrastrukturu: - vnitřní nouzové plány vysoké kvality,

49

- plány kontinuity, - krizové plány. Při zpracování uvedených plánů pro kritickou infrastrukturu se opět vychází z příčin, tj. z živelních a jiných pohrom a nebo z vnitřních vazeb, které jdou napříč jednotlivými infrastrukturami nebo napříč několika infrastruktur (elektrická energie, informační technologie, antropogenní řízení, finanční toky) a ne ze stavů, tj. nouzových situací mezi které patří v ČR také mimořádné události, které výše uvedené příčiny vyvolají. Stejný koncept platí v současné době i v České republice dle nového stavebního zákona, tj. zákona č. 183/2006 Sb., který novelizoval i zákon č. 239/2000 Sb. Dle této novelizace havarijní plány zpracovávané pod gescí zákona č. 239/2000 Sb. nesmí obsahovat opatření, která jsou v rozporu s opatřeními územního plánu. Ochrana kritické infrastruktury je v rámci nouzového řízení nebo civilní ochrany sledována ve starých zemích EU i v USA již od konce 70. let, a to přesto, že pojem kritická infrastruktura je poměrně nový (cca od r. 1998). Dříve se používal pojem např. funkce podporující nouzovou odezvu (Emergency Support Functions) (Procházková 2006b). V době studené války a předtím patřilo materiálně technické zajištění státu pod oblast obrany státu, tj. ne pod civilní organizace. Pojem kritický se začal používat v souvislosti s rozvojem poznání, např. teorie grafů, mezní stavy, rozhraní stavů apod., a označoval místa, kde může nastat určitá změna a obvykle ani neměl negativní zabarvení. Shromážděné znalosti ukazují, že problém ochrany kritické infrastruktury je problém komplexní. Základní koncept ochrany musí vycházet z územního plánování a z činností na něho navazujících. Protože stávající kritickou infrastrukturu nelze jedním mávnutím vyřadit a nahradit ji moderní, která splňuje všechny ideální požadavky a nároky, existuje řada úkolů i na úseku odezvy. Proto dle závěrů prací (Procházková 2006a,b,c, Procházková et al. 2006) mají své nezastupitelné místo: - speciální plány odezvy pro kritické infrastruktury, které zpracovává vlastník / provozovatel / držitel licence kritické infrastruktury, - plány kontinuity ze strany vlastníka / provozovatele / držitele licence kritické infrastruktury, které zajišťují přežití / minimální funkčnost kritické infrastruktury pro splnění nároků území, jehož obslužnost závisí na této infrastruktuře, - plány kontinuity ze strany správce území a ochránce veřejného blaha a veřejných zájmů, kterým je veřejná správa, která zajišťuje bezpečnost a rozvoj území, - krizové plány ze strany vlastníka / provozovatele / držitele licence kritické infrastruktury, které zajistí přežití jeho podnikání a nevyvolají nepřijatelné dopady na základní chráněné zájmy, a to především na lidské zdraví a životy. To znamená, že základní koncept ochrany kritické infrastruktury se musí v ČR zpracovat na základě filosofie řízení bezpečnosti (integrální / komplexní / agregované) a z něho se musí odvodit požadavky na řízení odezvy a obnovy pro případ, je-li kritická infrastruktura postižena nepřijatelnými dopady vyvolaným živelní nebo jinou pohromou. Teprve z tohoto konceptu lze odvodit způsob účasti výkonných složek a jejich úkoly. Bez prosazení logického postupu a provázání činností budou všechny procesní modely vytvořené s nejlepším úmyslem představovat řešení problému metodou ad hoc či jinak označovanou jako metodou okamžitého nápadu / vnuknutí / osvícení apod. Literatura Procházková, D. Procesní analýza zranitelnosti prvků kritické infrastruktury. Rešerše přístupů používaných v ČR a ve vybraných zemích EU. Výzkumná zpráva pro Fakultu bezpečnostního inženýrství. Praha 2006 a, 45s.

50

Procházková, D. Problém ochrany kritické infrastruktury. In: Sborník MV-GŘ HZS ČR. Praha 2006 b, 26s. Procházková, D. Plány obnovy, kritická infrastruktura, plány kontinuity a podpůrný systém pro rozhodování. Odborná zpráva č. 3 k projektu WB 21-05. CITYPLAN spol. s r.o. Praha 2006 c, 204s. Procházková, D.; Říha, J.; Mozga, J.; Šenovský, M.; Bartlová, I. Plán obnovy majetku v územích postižených živelnou nebo jinou pohromou, který zohledňuje zajištění kontinuity kritické infrastruktury. Metodická příručka pro veřejnou správu. CITYPLAN, spol. s r.o., Praha 2006, 40s. ISBN 80-239-8285-0. Příloha - Seznam použitých zdrojů [1] Federal Response Plan. 9230.1-PL. FEMA 1999. [2] Emergency Management Plan. State of Texas 2000. [3] Guide for All-Hazard Emergency Operations Planning. State and Local Guide (SLG) 101. FEMA 1996. [4] The Tennessee Emergency Management Plan. State of Tennessee 1995. [5] Interim Assessment Guide for Hazardous Facilities. FEMA 1999. [6] PDD-63 (22. května 1998): The Clinton Administration´s Policy on Critical Infrastructure Protection: Presidential Decision Directive 63. 10p. [7] US Critical Infrastructure Conception. Washington 2001. [8] The State Energy Assurance Guidelines. National Association of State Energy Officials, Washington, 2004, www.nasoe.org [9] OCHA Orientation Handbook on Complex Emergencies. OCHA 2000. [10] Qiao Linag, Wang Xiangsui: Unrestricted Warfare (trans. Foreign Broadcast Information Service). Beijing, China, February 1999. [11] Global Blueprints for Change – Summaries of the Recommendations for Theme A „Living with the Potential for Natural and Environmental Disasters“, Summaries of the Recommendations for Theme B „Building to Withstand the Disaster Agents of Natural and Environmental Hazards“, Summaries of the Recommendations for Theme C „Learning from and Sharing the Knowledge Gained from Natural and Environmental Disasters“. ASCE, Washington 2001. [12] Notfallvorsorge 3/1996, S. 15-18; NACC/PfP(COEC)D(96)1. Dokumenty NATO z r. 1996. [13] A Secure Europe in a Better World. European Security Strategy, Brussels, 12.12.2003. [14] US (15.3.2001): A Concert for Preserving Security and Promoting Freedom. Governmental report to „The Clinton Administration´s Policy on Critical Infrastructure Protection:.“ Washington. [15] Homeland Security Office: Presidential Decision Directive. Washington, Oct. 10, 2001. [16] D. Procházková et al.: Podklady pro zabezpečení kritické infrastruktury v ČR. Knihovna MV-GŘ HZS, Praha 2002, 161p. [17] Usnesení BRS č. 4/2002. Praha 30.7.2002. [18] I. Beneš et al. (2002): Studie strategická bezpečnosti energetických zásobovacích systémů v České republice. CITYPLAN spol. s.r.o. Praha. [19] A Guide to Highway Vulnerability Assessment. SAIC, May 2002, Vienna. [20] Bezpečnostní strategie České republiky, Praha 2003. [21] J. Solana: Bezpečná Evropa v lepším světě. EU, Brusel, květen 2003. [22] J. F. Gustin: Disaster & Recovery Planning: a Guide for Facility Managers. The Fairmont Press, Inc., ISBN 0-88173-323-7 (FP), 0-13-009289-4 (PH). Lilburn 2002, 304p.

51

[23] Usnesení BRS č. 2/2004, k závěrům analýzy bezpečnostního systému České republiky. [24] T. Cloake, L. K. Siu: Standardized Classification System to Assess the State and Condition of Infrastructure in Edmonton. In: Conference INFRA, Montreal 2002,www.ceriu.qc.ca. [25] E. M. Stovall, S. D. Turner: Methodology for Developing a Prioritized List of Critical And Vulnerable Local Government Higway Infrastructure. University Transportation Center for Alabama 2004, Report 03114. [26] Guideline for Assessing the Performance of Oil and Natural Gas Pipeline Systems in Natural Hazard and Human Threat Events (2005), www.americanlifelinealliance.org. [27] Orange County Facility Vulnerability Assessment. www.orangecountyfl.net. [28] Risk Analysis Self-Assesment: Guide for Critical Infrastructure Protection. Utah Division of Homeland Security 2005, 10p., www.des.utah.gov. [29] Security Vulnerability Assessment Methodology for the Petroleum and Petrochemical Industries (2003). Američan Petroleum Institute Washington, www.api.org. [30] Bezpečnostní předpisy a standardy IAEA (Mezinárodní agentura pro atomovou energii), EU, OECD, US NRC, ASCE, ASME. [31] D. Procházková: Poučení z dlouhodobého výpadku elektrického proudu ve východní části USA a Kanady v 2003. In: Environmentální aspekty podnikání. ISSN 12118052.CEMC, Praha 2004, 9-12. [32] Critical Information Infrastructure Protection. Project, EU CI2RCO, 2005-07. [33] D. Procházková: Řízení pro podporu lidské bezpečnosti a udržitelného rozvoje. Zpráva pro Ministerstvo vnitra č. 1 – výzkumný projekt RN200552005003. CITYPLAN spol. s r.o., Praha 2005, 350p. [34] D. Procházková, J. Říha: Krizové řízení. MV-GŘ HZS ČR, ISBN 80-86640-30-2, Praha 2004, 225p. [35] J. Halouzka et al.: Příručka manažera – Bussiness Continuity Planning. Tate International s.r.o., ISBN 80-86813-02-9, Praha 2004, 210p. [36] D. Procházková: Some Problems of Critical Information Infrastructure. In: European CIIP Newsletter. 1(2005) 12-14. [37] D. Procházková: Dopady selhání energetické infrastruktury. In: Energetické koncepce Středočeského kraje / Jihočeského kraje. Zprávy pro Krajské úřady. CITYPLAN spol. s r.o., Praha 2004, á 48p. [38] OECD: Guidance on Safety Performance Indicators. Guidance for Industry, Public Authorities and Communities for developing SPI Programmes related to Chemical Accident Prevention, Preparedness and Response. OECD, Paris 2002, 191p. [39] Proceedings of TRANSFIN 2006 in Nice. ICBI (UK) London 2006. [40] Green Paper on European Programme for Critical Intrastructure Protection, Brusel 17.11.2005, COM(2005) 576. [41] D. Procházková: Doplnění výsledků uvedených ve zprávách 1 – 5, návrh metodické příručky a publikovaná sdělení výsledků projektu. Odborná zpráva č. 6 k projektu 28/04; smlouva, č. WB 28200452, č.j.: 24512/2004-52, CES 3010. CITYPLAN spol. s r.o. Praha 2006, 125p. [42] D. Procházková: Plány obnovy, kritická infrastruktura, plány kontinuity a podpůrný systém pro rozhodování. Odborná zpráva č. 3 k projektu WB 21-05. CITYPLAN spol. s r.o. Praha 2006, 155p. [43] D. Procházková: Kritické položky v území a zásady pro plány obnovy. Odborná zpráva č. 2 k projektu WB 21-05. CITYPLAN spol. s r.o. Praha 2006, 205p. [44] D. Procházková: Seismické inženýrství na prahu třetího tisíciletí. Monografie – vlastní vydání, ISBN 80-238-8661-4, Praha 2002, 28p. + CD-ROM - 20 MB.

52

[45] D. Procházková: Bezpečnost a krizové řízení. ISBN 80-86477-35-5. POLICE HISTORY, Praha 2006, 255p. [46] A. Boyd, J. Caton: Critical Incident management Guidelines. Volpe National Transportation Center, Cambridge 1998, 142p. [47] Si.PRO.CI. INTERREG III. Project EU, 2005, 202p. [48] www.aknz.de [49] www.civilprotection.gr [50] www.ndgdm.hu [51] M. Dunn, I. Wiegert: Critical Information Infrastructure Protection. International CIIP Handbook. ETH, Zuerich 2004, 405p. [52] EMA: Australian Emergency Manual Disaster Recovery. Emergency Management Australia. Sydney 1996, 166p. [53] V. H. Guthrie, D. A. Walker: Modeling Security Risk. ABSG Consulting, Inc.; Knoxville, Tennessee 2000. Web: (http://www.abs-jbfa.com). [54] Ministerstvo životního prostředí: Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi. MŽP ČR Praha. Web: http://www.env.cz /www/zamest.nsf/defc72941c223d62c564b30064fdcc/4c2fc130c4339f89 c1256e3e004b7861/$FILE/zaverecna_zprava.pdf [55] M. Konvička et al.: Město a povodeň. Strategie rozvoje měst po povodních. ERA s.r.o., ISBN: 80-86517-38-1, Brno 2002, 220 p. [56] Spolana: Povodeň 2002. Soubor informací k průběhu povodně ve Spolaně Neratovice a výsledky auditů SPOLANA a.s. Neratovice. Spolana, a.s. Neratovice 2003. Web: http://www.unipetrol.cz/prilohy/c3ed070e/Zprava%20o% 20povodniI. pdf [57] Ministerstvo zemědělství: Strategie ochrany před povodněmi pro území České republiky. Praktická příručka 35/2000. MZe ČR, Praha 2000. Web: http://www.mze.cz. [58] A European Manual for „Off-site Emergency Planning and Response to Nuclear Accidents“. The Belgian Research Centre B-2400 Mol, Belgium. ISBN 90-76971-06-4, 341p. [59] CEP Handbook 2001. Civil Emergency Planning in the NATO/EAPC Countries. ISBN 91 7097 086 6. Svenska Tryckcentralen AB, Avesta 2001. [60] Generic Crisis Management Handbook. NATO. Dokument NATO/NACC/PfP (COEC)D(97)2. 1997 (B.A. Goetze). [61] US RG 1.70: Regulation Guide 1.70. Revision 3. Standard Format and Content of Safety Analysis Reports for Nuclear Power Plants. LWR Edition, November 1978. Office of Standards Development, U.S. Nuclear Regulatory Commission 1978. [62] IAEA: Safety Guides and Technical Documents. IAEA, Vienna. [63] COMAH Safety Report Assessment Manual: UK- HID CD2, London 2002, 570p. [64] Office of Energy Assurance: Energy Infrastructure Risk Management Checklists for Small and Medium Sized Energy Facilities. U.S. Department of Energy, Washington 2002. [65] G. W. Hausner, R. M. Chung (eds): Natural Disaster Reduction. Proceedings of the ASCE Conference in Washington 1996. ASCE, ISBN 0-7844-0153-5, New York 1997, 407p. [66] Our Community Pty Ltd http://www.ourcommunity.com.au/ ABN 24 094 608 705 National Headquarters: 51 Stanley St, West Melbourne Victoria 3003 Australia(POBox 354 North Melbourne 3051 Victoria) Phone (03) 9320 6800 Fax (03) 9326 6859 Email [email protected] and disclaimer. [67] http://www.ourcommunity.com.au/insurance/insurancearticle.jsp?articleId= 1244. [68] Disaster Preparedness for Persons with Disabilities Improving California´s Response a Report by the California Department of Rehabilitation, April 1997.

53

[69] Worksheets for Electric Utility Vulnerability and Risk Assessment. www.esisac.com. [70] Průkazná dokumentace k jaderným elektrárnám ČR. Archiv. ČEZ Praha. [71] L. Satrapa et al.: Povodňové škody. ČVTVHS, Praha 1999. [72] L. Čamrová et al.: Povodně jako průřezový problém státní politiky. ISBN 80-86684-0901, IEEP, Praha 2004, 174p. [73] J. Wever: Integral Safety in Netherland. Paper presented at the Australan Institute of Criminology in 2000, www.aic.gov.au/conference. [74] K. Kapuy: The Relevance of the Local Level for Human Security. Human Security Perspectives, 1 (2004) No 1 www.hs-perspectives.etc-graz.at/pdfiles. [75] Defining Indicators and Metrics for Measuring improvements in Chemical Safety (2002) [76] Comparison of Human Security Definitions. www.gdrc.org/sustdev/ husec/comparison.pdf. MKOPSC Report, http://process-safety.tamu.edu [77] Definitions and Dimension of Human Security. www.un.ltv./files/2002/chapter1.pdf [78] Seguridad humana (2003). Investigación realizada per EyE como Nodo Latinoamericano, Projecto Millenium www.esyes.com.ar. [79] Duality of Life. EPA 1972. [80] Briefing on Selected Sustainable Development Tools (2003). Final Report to the English Regions Network www.cagconsultants.co.uk. [81] J. Hardi, P. Zdan: Assessing Sustainable Development Principles in Praktice. International Institute of Sustainable Development, Winnipeg, Manitoba 1997, ISBN 1895536—07-3, http://iisd1.iisd.ca/measure/1.htm. [82] www.stats.govt.nz/analytical-report. [83] www.epa.gov/solec [84] Projekt CRISP. http://crisp.cstb.fr [85] Projekt PASTILLE. www.lse.ac.uk/collections/PASTILLE [86] www.regionalstewardship.org/indicators [87] www.ima.kth.se/IM/envsite/indicat.htm [88] J. Frankish, B. Kwan, J. Flores: Assessing the Health of Communities, Indicator Projects and their Impacts. Institute of Health Promotion Research, University of British Columbia 2002 www.uhpr.ubc.ca [89] J. Mozga: Podklady pro základnu koncepčního modelu pro řešení projektu MMR WB21-05. Kritéria pro integrální bezpečnost a podklady pro kritickou infrastrukturu. Zpráva, Hradec Králové 2006. [90] Supplementary Guidance – The Sustainability Checklist. Planning Policy Team, Ealing Council www.ealing.gov.uk/planpol. [91] H. Haberl, H. Schaudl: Indicators of Sustainable Land Use – Concepts for Analysis of Society-Nature Interrelations and Implication for Sustainable Development. Environmental Management and Health, 10 (1999), No 3. [92] P. Maurice, M. Lavoie, A. Chapdelaine, B. H. Bonneau: Safety and Safety Promotion: Conceptual and Operational Aspects. Chronic Disease in Canada, 18 (1999) No. 4. [93] EEA (2004): EEA Core Set of Indicators (CSI), 2004. Background document for Point Meeting 21-23 April 2004. Copenhagen, Denmark. Web: http://themes.eea.eu.int/I MS/About/CSIMainFinal.pdf. [94] OECD (2002): Indicators to Measure Decoupling of Environmental Pressure from Economic Growth. OECD SG/SD(2002)1/FINAL, 16. 5. 2002. [95] F. Hinterberger, R. Zacherl: Ways towards Sustainability in the European Union beyond the European Spring Summit 2003. SERI Sustainable Europe Research Institute.

54

February 2003. Vienna , Austria. Web: http://www.seri.at/ Data/personendatenh/SERI%20Ways %20towards%20SD%20in%20the%20EU_Final%20Version.pdf. [96] Bundesamt für Bevölkerungsschutz: KATARISK. http://www.bevoelkerungsschutz. admin.ch/internet/bs/de/home/themen/ gefaehrdungen/katarisk.html [97]Bundesamt für Bevölkerungsschutz:KATAPLAN. http://www.bevoelkerungsschutz.admin.ch /internet/bs/de/ home/themen/gefaehrdungen/kataplan.html [98] www.southampton.gov.uk [99] http://en.wikipedia.org [100] www.extension.edu [101] J. Moteff, C. Copeland, J. Fischer: Critical Infrastrures: What makes an Infrastrucuture Critical Report for Congress, 2003, CRS Web, Order Code RL31556. [102] W. Stein, B. Hammerli, H. Pohl, R. Posch (eds): Critical Infrastructure Protection – Status and Perspectives. Workshop on CIP, Frankfurt am Main, www.informatik2003.de [103] A Guide to Highway Vulnerability Assessment for Critical Asset Identification and Protection. National Cooperative Highway Research Program Project 20-07/Task 151B, Science Applications International Corporation–Transportation Policy and Analysis Center, Vinna 2002. [104] Critical Infrastructure Emergency Risk Management and Assurance.Handbook Emergency Management Australia, 2003, www.ema.gov.au [105] Worksheets for Electric Utility Vulnerability and Risk Assessment. www.esisac.com [106] Workshop on Critical Infrastructure Protection and Civil Emergency PlanningDependable Structures, Cybersecurity, Commnon Standard. Zurich 2005, Centre for International Security Policy, www.eda.admin.ch [107] www.psepc-gppcc.gc.ca/Keeping-Canada-safe [108] www.bizmanualzcom [109] www.esse.ou.edu [110] http://wordnet.prionceton.edu [111] www.safeguardingaustralia.org.au [112] C. S. Holling: Resilience and Stability of Ecosystem. Annual Review of Ecology and Systematics , 4 (1973) No 1. [113] L. Gunderson, C. S. Holding: Panarchy: Understanding Transformation in Human and Natural Systems, Washington, Island Press 2002. [114] S. Franklin, T. Downing: Resilience and Vulnerability, GECAFS Project, Stockholm Environment Institute 2004. [115] N. W. Adger: Social and Ecological Resilience, Progress in Human Geography 24, (2000) No 3. [116] F. Langeweg, E. E. Espeleta: Human Security and Vulnerability in a Scenario Context, 2001, HDP Update 2. [117] Framework for Vulnerability Analysis in Sustainability Science. Proceeding of National Academy of Science 100 (14). [118] R. Chambers: Vulnerability, Coping and Policy, IDS Bulletin. 20 (1990) No. 2. [119] J. M. Watts, G. H. Bohle: The Space of Vulnerability, Progress in Human Geography 17 (1993) No. 1. [120] K. Dow: Exploring Differences in Our Commnon futruje, Geoforum 23 (1991) No. 3. [121] M. Glantz: Global Warming and Environmental Change,1992, Global Environmental Change 2.

55

[122] J. Smithers, B. Smit:Human Adaptation to Climatic Variability and Change, 1997, Global Environmental Change 7 (2). [123] G. W. Hausner, R. M. Chung (eds): Natural Disaster Reduction. Proceedings of the ASCE Conference in Washington 1996. ASCE, ISBN 0-7844-0153-5, New York 1997, 407p. [124] The National Strategy for The Physical Protection of Critical Infrastructures and Key Assets. USA 14.2.2003. [125] www.southalabama.edu [126] www.mywhateever.com [127] www.iqda.org [128] Focus on Recovery (2005). Ministry of Civil Defense and Emergency Management, Wellington. ISBN 0-488-25463-6. [129] www.gita.state.az.us [130] P. Ramesh: Business Continuity Planning Technology. Review 4, (2002) www.tcs.org. [131] www.thebci.org [132] Working together: Lifelines Utlities and Emergency Management. Ministry of Civil Defense and Emergency Management (CDEM) 2002, www.civildefense.govt.nz [133] A. C. Boyd, J. Singleton, A. Bromley ,P. Yorks: Continuity of Operations Planning Guidelines for Transportation Agencie. Transportation Research Board, Washington 2005, ISBN 0-309-08841-0, www.trb.org [134] Continuity of Operations Implementation Guidance. Florida Division of Emergency Management, www.ehs.ufl.edu. [135] Continuity of Operations Plan Templáře.Virginia Department of Emergency Management, 2002 , www.vaemergency.com [136] Guidelines for Provincial Emergency Management Programs in Ontario. Emergency Management Ontario, 2004, www.oaem.ca [137] Preparing for an Emergency – Continuity of Operations Planning for Public Institutions. Maryland Continuity of Operations Planning Manual, 2005, www.mema.state.md.us [138] The State Energy Assurance Guidelines. National Association of State Energy Officials, Washington, 2004, www.nasoe.org [139] Flood Mitigation and Recovery – An Interactive Exercise for Local Governments. Manual. Spangle Associates and The Mitigation Assistance Corporation. August 1995. [140] FEMA: Multi Hazard Identificacion and Risk Assessment, The Cornerstone of the National Mitigation Strategy, 1997. [141] PEMA: Hazard Mitigation Planning - An On-Line Introduction. Part III: Hazard Vulnerability Analysis (HVA). Pennsylvania Emergency Management Agency, 29.05.2002. Web: http://sites.state.pa.us/PA_Exec/PEMA/programs/mitigation [142] ARCADIS: Posílení rizikové analýzy a stanovení aktivních zón v českém vodním hospodářství. Nizozemský program “Partners for Water” - Ministerstvo zemědělství ČR. 25. května 2004. 110302/of4/1o2/000852/le. http://www.mze.cz/attachments/ posileni_rizikove_ analyzy.pdf. [143] U. Beck: Risk society: Towards a New Modernity. London 1992. [144] J. G. Voeller: CIPP - Critical Infrastructure Protection Priorities. In: The Construction Sciences Research Foundation, Inc. Baltimore, USA. Updated March 5, 2005. Web: http://www.csrf.org/pubs/cipp.html [145] Zpráva Komise EU Radě, Evropskému parlamentu, Ekonomickému a sociálnímu výboru a Výboru pro regiony „Výstavba společného přístupu k přírodním a technologickým rizikům“ 30.4.2003.

56

[146] S. Mueller et al.: Safety Culture – A Reflection of Risk Avareness. Swiss Re, Zuerich 1998, 45p. [147] A. Mueller: Integrated Risk Management. Der Rueck fehlerhafter Produkte. Muenchener Rueck, Muenchen 2003, 36p. [148] UNEP: Management of Industrial Accident Prevention and Preparedness. A Training Resource Package. Web: http://www.unepie.org/home.html. [149] US Department of Agriculture: Disaster Recovery and Business Resumption Plans. Washington 2005. http://www.ocio.usda.gov/directives/files/dm/ DM3570-001.htm. [150] M. Swanson et al.: Contingency Planning Guide for Information Technology Systems. National Institute of Standards and Technology, 2002, http://csrc.nist.gov/publications/ nistpubs/800-34/sp800-34.pdf [151] Disaster Advisors Inc.: Bussiness Continuity Planning. 2003. http://www.disasteradvisors.com/disasterplanning.htm. [152] M. Richburg: How to Establish a Business Continuity Plan. M-systems, Inc.2005, http://www.msystemsinc.net/images/AITP_BCP3_Presentation.ppt [153] J. Nash: Continuity of Operations Plan. NIST 2004, http://csrc.nist.gov/fasp/FASPDocs/ contingency-plan / TreasCOOPBSP.htm [154] Strohl Systems: Living Disaster Recovery Planning System (LDRPS). http://www.strohlsystems.com/CompanyInfo/Services/Training.asp [155] U.S. Department of Energy: Continuity of Operations Plan. 2005. http://en.wikipedia.org/wiki/Continuity_of_Operations_Plan; http://cio.doe.gov/ITReform/ sqse/ download/ contin.doc [156] ICF Consulting Inc.: Continuity Planning Emphasizes Comprehensive, All-Hazards Approach. 2005. http://www.icfconsulting.com/Publications /Perspectives-2005/continuityplanning.asp [157] J. Newton: Emergency Preparedness FMJ Article. The key to survival: Planning ahead for bisiness recovery. IFMA - International Facility Management Association 2004. http://www.ifma.org/ tools/ep/fmj/keysurvival_ newton.cfm [158] North Carolina Wesleyan College: The Safety and Security of Critical Infrastructure. 2005. http://faculty.ncwc.edu/toconnor/431/431lect06.htm [159] G. McBean, D. Henstra: Disaster Resilient Cities - a Goal for the Future. 2004. http://www.opinion-canada.ca/en/articles/article_79.html [160] J. Petterson: A Review of the Literature and Programs on Local Recovery from Disaster. Natural Hazards Research and Applications Information Center, Institute of Behavioral Science, University of Colorado, Natural Hazards Research Working Paper #102. Boulder 1999. http://www.colorado.edu/hazards/wp/wp102/wp102org.html [161] American Planning Association: Post-Disaster Recovery Planning. 2005. http://www.fema.gov [162] FEMA: Indicators, Hazard Identificacion and Risk Assessment. Wshington 1992. [163] CH. Pusch: Preventable Losses: Saving Lives and Property Through Hazard Risk Management. A Comprehensive Risk Management Framework for Europe and Central. Working paper series No. 9. The World Bank, Washington, D. C. October 2004. http://www.worldbank.org/hazards/files/ECA_strategy.pdf. [164] US National Research Council 1983. Risk Management. [165] E. L. Krinitzsky, D. B. Slemmons (eds): Neotectonics in Earthquake Evaluation. Am. Geol. Soc., Boulder 1990, 125p. [166] J. Šebek; Ochrana infrastruktury před teroristickými útoky. Internetový odkaz http://www.enviweb.cz/?secpart=havarie_archiv_ffbic_cz (stav ke dni 1. 3. 2006)

57

[167] Dosavadní zkušenosti v oblasti řešení problematiky ochrany kritické infrastruktury v působnosti Ministerstva průmyslu a obchodu. http://www.dsm.tate.cz/index.php? typ=DAA&showid=289&id=71021&fla=0 (stav ke dni 3. 3. 2006). [168] D. Procházková, B. Šesták: Kontrolní seznamy a jejich aplikace v praxi. Nástroj rizikového inženýrství. Policejní akademie ČR, ISBN 80-7251-225-0, Praha 2006, v tisku. [169] Seminář „Zkušenosti s ochranou kritické infrastruktury“. MV-GŘ HZS ČR, Lázně Bohdaneč 2006, CD-ROM. [170] ESRAB Report: A Report from the European Security Research Advisory Board. EU, Brussels 2006, 95p. [171] FEMA: Promoting Critical Infrastructure Protection by Emergency Managers and First Responders Nationwide. 2005. www.usfa.fema.gov [172] Protecting the Homeland. Report of the Defense Science Board Task Force on Defensive Informations. Office of the Undersecretary of Defense, Washington 2001, 181p. [173] GAO: Critical Infrastructure Protection. Dept. Of Homeland Security, Washington 2005, 78p. [174] I. Beneš: CIP in the Czech Republic (Experiences with CIP). CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [175] J. Giller: Critical Infrastructure Protection (CIP) in Austria. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [176] L. Cigánik: Služby polície pri ochrane kritickej infraštruktúry. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [177] P. Danihelka, P. Poledňák: Chemical Industry as a Part of Critical Infrastructure. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [178] J. Nunes de Almeida: The EPCIP Present State. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [179] E. Luiijf: CIP Status in the Netherlands. CIP International Conference Bratislava, 2930.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [180] E. Luiijf: Vital Infrastructure Threats and Assurance (VITA) Project. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [181] E. Luiijf, M. H. A. Klaver: Protection of the Dutch Critical Infrastructures. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [182] E. Luiijf: SCADA: An Inroad to Critical Infrastructure Disaster. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [183] P. Petrovič: Ochrana kritickej infrastruktury ve Slovenské republice. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [184] Dublin Declaration. European Action Plan on the PPP, Dec. 19,2003. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [185] H. Hanzlikova: Critical Infrastructure Protection in the Czech Republic. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [186] D. Procházková: Strategy of Critical Information Protection. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [187] H. Werner: German National CIP Strategy. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [188] L. Kozári, K. Cecei-Mórotz: The National Programme of Critical Infrastructure Protection. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [189] S. Kurek: Experiences with the CIP in Poland. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006.

58

[190] R. Goodchild: EU – Level Activities to Protect Critical Energy and Transport Infrastructure. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [191] C. F. M. Mazera: European Information Exchanges Needs and Challenges. CIP International Conference Bratislava, 29-30.11.2006, EU – TAIEX, 2006. [192] L. T, Saaty: A Scaling Method for Priorities in Hierarchical Structures. In: Journal of Mathematical Psychology 15, 1977, No.3, p. 234. [193] L. T, Saaty : The Analytic Hierarchy Process. New York, Mc Graw-Hill 1990. [194] L. A. Zadeh: Fuzzy Sets. Inform. Control, 8, 1965. [195] K. J. Coppersmith, R.R. Youngs: Probabilistic Seismic - Hazard Analysis Using Expert Opinion; An Example from the Pacific Northwest. In: Krinitzsky E. L., Slemmons D. B., eds Neotectonics in Earthquake Evaluation. Am. Geol. Soc., Boulder 1990, 29-46. [196] J. Říha, A. Dudek: Přehled vhodných metodik analýz rizik. Zpráva pro MV – GŘ HZS ČR. Praha 2003, 194p. [197] Relex FMEA/FMECA. Relex Software Corporation, http://www.relexsoftware.com [198] J. Dušek: Pravděpodobnostní hodnocení rizika jaderných elektráren. In: Sborník Rozhodovací proces a riziková analýza. ECOIMPACT Praha, 1996, 52-58. [199] C. Elbing, H. W. Alfen: Risk Management for Public Private Partnership Projects and Project Portfolios from an Investors Perspective. In: QUT Research Week 2005, Conf. Proceedings, 4-5 July, 2005, Brisbane, Australia. ISBN 1-74107-101-1. http://www.rics.org/NR/rdonlyres/71A226DA-9FAC-4413-A6C0-47C9C5B645C6/0/Risk_ management_public_private_ partnership20051121.pdf [200] SIEP: The Risk Assessment Matrix. Bringing it to life. Shell International Exploration and Production B.V., Den Haag, The Netherlands, November 2002. Web: http://www.energyinst.org.uk/heartsandminds/docs/ram.pdf [201] MSU : Risk Assessment Matrix (RAM) Process. School of Criminal Justice, Michigan State University. http://www.cip.msu.edu/RAMModel&Priorit1.pdf [202] FEMA: Emergency Management Guide for Business and Industry. Web: http://www.fema.gov/pdf/library/bizindst.pdf [203] R. R. Mohr: Preliminary Hazard Analysis. Jacobs Sverdrup. February 2002. Web: http://www.sverdrup.com/safety/pha.pdf [204] US Department of Transportation: Report to Congress on Public-Private Partnerships. December 2004. http://www.fhwa.dot.gov/reports/pppdec2004 /#ftn104#ftn104

Summary The security of the world, territory and organisation has been changing with the time, and therefore, there must be systematically built the safety culture, which taking into account actual piece of knowledge and experience. The safety culture promotion into practice requires both, the aimed management and broad participation of all staff of public administration / organisation with emphasising that the top management has the highest responsibility. It understandably leads to the assignment of higher priority to planning and safety management as well as to higher demands to the understanding level of all participants. The results of bibliographic search of literature and documents show the following facts. There are countries in which owners of all technological buildings and important civic buildings compile the safety report to demonstrate the bulding and equipment safety. Among

59

these structures there are buildings and networks of critical infrastructures. It means that the critical infrastructure function is followed under the normal, abnormal and critical conditions. In the Czech Republic there is safety documentation in such extent only for selected structures, e.g. nuclear installations and a part of chemical installations. With regard to the EU documents and the EU announcements there are prepared the data for outline of operating plans for critical infrastructure protection. The EU itself is just interested in the critical infrastructure important for the EU, the other it leaves to the Member States. On the EU level and on the Member States Authorities there are above all dealt with the definition of the critical infrastructure and with the legal ensuring the critical infrastructure protection. In connection with the critical infrastructure protection much often there are considered the terrorist attacks and a cyber infrastructure as a domain of their targets. To analyze critical infrastructure protection there are used the checklists because for Public Administration use they are well acceptable. The German professionals prepare in several languages (German, English, French, Russian) the critical infrastructure concept „Baseline Protection Concept" which is based on technological and legal principles used e.g. by the IAEA and the OECD, and included in the Czech technical norms and standards. Several papers given in Annex deals with the connections of critical infrastructure protection and emergency management. For this purpose they propose to generate: - on-site emergency plan of high quality, - continuity plan, - crisis plan. To process those plans there is necessary to take into account disasters of all kinds, interrealations and intedependencees going across the infrastructures (electric energy network, information network, antropogenic management, financial flows), not to start from emergencies that are consequences of disasters. The same concept currently holds in the Czech Republic according to building law (i.e. law No. 183/2006 Sb., that amended the law No. 239/2000 Sb., on the Integrated Rescue System. According to this amendment the off-site emergency plans processed under the law No. 239/2000 Sb. mustn't include steps, which they are in contradiction with principals and trends of land- use plan. The critical infrastructure protection has been followed under the emergency management in old EU countries and in the USA since the end of 70s under the term “Emergency Support Functions”. In historical times the material and technical facilities ensuring the state power and sovereignty belonged under the defence ministry auspice. The term “critical” corresponds to nuclear domain concept, theory of graps etc. It marks the boundary between positive and negative situation. Assembeld knowledge shows that the critical infrastructure protection problem is global. The basic concept must go out from the land-use plan and from activities linked with it. Because existing critical infrastructures cannot be replaced by advanced ones immediately, there are a lot of tasks also in the response domain. Therefore, there are special importance the following tools: - special response plans for critical infrastructures processed by owners / operators / licence holders, - continuity plans for critical infrastructures processed by owners / operators / licence holders, ensuring the live through the emergency and minimal function of critical infrastructures necessary for services in land that is dependent on this critical infrastructure outputs, - continuity plans from the side of land administrator as the public interest protector, who is responsible for services in land,

60

-

crisis plans for critical infrastructures processed by owners / operators / licence holders, ensuring the live through the emergency and averting the unacceptable impacts on protected interests, namely to human lives and environment. It means that the critical infrastructure protection concept for the Czech Republic must be processed on the general safety management concept and from it there must be derived demands on response management and renovation for case if critical infrastructure would be affected by disaster of a different kind possible in a given land. Only from this concept it is possible to determine the way of effective participance of executive forces and their tasks and duties. Without enforcement of this logic procedure and interconnecting the activities of all participants all process models created with best intention will onyl represent ad hoc solution of problem under account.

61

62

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství

MIROSLAV SUŠKO* FORMY A ZDROJE NUKLEÁRNEHO OHROZENIA

FORMS AND SOURCES OF NUCLEAR MENACE

Abstrakt Radioaktívne žiarenie je prirodzenou súčasťou nášho životného prostredia, je hlavnou podmienkou existencie života. Zdroje radioaktívneho žiarenia sa v súčasnosti využívajú v stále sa rozširujúcom spektre ľudskej činnosti. Postupne strácajú nádych výnimočnosti či akejsi tajomnosti. Tieto zdroje sú aj predmetom záujmu určitých jednotlivcov a skupín na ich možné zneužitie. Tento článok analyzuje formy a zdroje nukleárneho ohrozenia, ktoré môže vzniknúť zneužitím týchto zdrojov alebo útokom na tieto zdroje pre teroristické účely. Nuklaárne ohrozenia predstavujú hrozbu možnej radioaktívnej kontaminácie prostredia.

Abstract Radioactive radiation is a natural component of our environment; it is the main condition of the existence of life. At present, the sources of radioactive radiation are used in the ever-expanding spectrum of human activities. They gradually lose a touch of exceptionality or mystery. Certain individuals and groups are interested in these sources with the aim to misuse them. This article analyses forms and sources of nuclear menace, which may arise due to abuses of these sources or due to attacks on these sources for terrorist purposes. The nuclear menace represents a threat of potential radioactive contamination of the environment.

Key words: activity, nuclear, radioactive, radiation, sources, terrorism, weapons Úvod Zdrojov jadrového žiarenia (radiačné zdroje) je značné množstvo. Celkovo môžeme za radiačný zdroj považovať prístroje, zariadenia a rádioaktívne látky, ktoré obsahujú rádionuklid alebo technický zdroj ionizujúceho žiarenia. Problematika pôvodu a vzniku jadrového žiarenia je tak zložitá, že sa nedá jednou definíciou komplexne vystihnúť. Terorizmus sa stal neodmysliteľným fenoménom súčasnej doby. Má medzinárodný charakter a je prakticky všade prítomný. Teroristické činy sa organizujú a realizujú všeobecne za určitým cieľom, dosiahnuť politického, ekonomického, ideologického alebo teologického cieľa. Neexistuje jednoduchá, všeobecne platná definícia či charakteristika terorizmu. * Ing., Ph.D., Katedra chémie PF KU, Námestie A. Hlinku 56/1, 034 01 Ružomberok, e-mail: [email protected], [email protected]

63

Terorizmus Terorizmus je trvalým atribútom ľudského spoločenstva, bol a bude vždy existovať. Jeho korene sú predovšetkým v sociálnej oblasti a úzko súvisí so zväčšovaním sa rozdielov nerovnomerného ekonomického vývoja vo svete. Na vykonanie teroristických útokov boli použité alebo potenciálne môžu byť použité rôzne zdroje a prostriedky, ktorými ľudstvo disponuje. Sú to predovšetkým výbušniny, horľaviny, biologické prostriedky, toxické chemické látky, rádioaktívne látky, a iné prostriedky [1]. Cieľom teroristických útokov môžu byť: chemické závody, elektrárne, priehradné múry, zásobárne pitnej vody, sklady pohonných hmôt, muničné sklady, sklady rádioaktívneho odpadu, spracovateľské objekty rádionuklidov, zásobníky toxických chemických látok, podzemné komunikácie, diaľničné úseky, mosty, nemocnice, školy, vojenské objekty, automobilky, plynovody a iné objekty a zdroje infraštruktúry a inžinierskych sieti. Kritéria pre voľbu teroristického útoku môžu byť: hospodársky a spoločenský význam, počet zasiahnutých osôb, dostupnosť objektu, ochrana objektu, spôsobené škody, moment prekvapenia, situácia v okolitých krajinách, technické možnosti vykonania útoku a iné [2]. Iba z týchto neúplne vymenovaných objektov a kritérií môže vzniknúť nepreberné množstvo variant teroristických útokov. Ako eliminovať a predovšetkým predchádzať teroristickým útokom sú úlohy, ktoré budú musieť riešiť všetky vlády štátov a koalícií. Problematika nukleárneho terorizmu je zatiaľ v rovine teoretických úvah. Teroristické skupiny v súčasnosti ešte nedisponujú využiteľnými jadrovými prostriedkami, ale je iba otázkou času kedy nukleárny terorizmus nadobudne reálne obrysy. Vážnu hrozbu jadrového terorizmu už v dnešnej dobe predstavujú statické jadrové zdroje a z nich predovšetkým jadrové elektrárne. Možné zdroje jadrového žiarenia využiteľne pre teroristické účely Zdroje jadrového žiarenia sa môžu členiť podľa viacerých hľadísk. Najúčelnejšie je však ich triedenie podľa pôvodu žiarenia do dvoch skupín (obrázok 1) a to: - technické nukleárne zdroje, - rádionuklidové zdroje. Obrázok 1 Možné zdroje jadrového žiarenia

Zdroje jadrového žiarenia

Technické nukleárne zdroje

Rádionuklidové zdroje

Prírodné rádionuklidy

Aktivované rádionuklidy

Radiačné zdroje na princípe štiepnej jadrovej reakcie

Jadrová munícia

Radiačné zdroje na princípe urýchľovania častíc

Röntgenové trubice

Munícia s ochudobneným uránom

Jadrový reaktor

Urýchľovače častíc

64

Ak by sme z obrázku 1 dôkladne analyzovali všetky možne radiačné zdroje vhodné pre teroristické použitie, dospeli by sme približne k tomuto záveru: Hrozba jadrového terorizmu je jednak v priamom použití predovšetkým jadrových a rádiologických zbraní, alebo vo fyzickom útoku na veľké radiačné zdroje, či už sú to jadrové elektrárne, sklady rádioaktívneho odpadu, alebo objekty spracovania a skladovania paliva a jadrových náplní. (obrázok 2). Obrázok 2 Nástroje nukleárneho terorizmu

Nástroje nukleárneho terorizmu

INICIÁCIA HAVÁRIE

Priame použitie

Jadrové zbrane ako súčasť jadrového arzenálu

JADROVÝCH ENERGETICKÝCH ZARIADENÍ

ZARIADENIA NA VÝROBU, SPRACOVANIE A SKLADOVANIE RAL

ÚNIK RAL ÚNIK RAL

ologické zbrane

STACIONÁRNY ZDROJ

Stacionárny a mobilný zdroj

Munícia s ochudobneným uránom

Rádioaktívne látky (rádionuklidy), ktoré môžeme považovať za účinný nástroj nukleárneho terorizmu sa vo všeobecnosti vyznačujú nasledovnými základnými charakteristikami: - vysoká rádioaktivita ako zdroje: fotónového (gama, röntgenového, brzdného) žiarenia, elektrónového a pozitrónového (beta) žiarenia, iónového (alfa, deuterónového, protónového) žiarenia, neutrónového žiarenia, kombinovaného žiarenia, - u niektorých rádionuklidov i vysoká chemická toxicita (plutónium, polónium), - rôznymi cestami prieniku do organizmu, - náročnou v mnohých prípadoch bežnými prenosnými prístrojmi aj obtiažnou detekciou (čisté alfa žiariče), - náročným stanovením správnej diagnózy po ožiarení (intoxikácii) a následnej terapie,

65

najmä pri stochastických účinkoch. Zdravotné riziká jadrového terorizmu sú ovplyvnené: - typom použitia radiačného zdroja (rádionuklidu), - množstvom rádionuklidov, - druhom a energetickým spektrom primárneho či sekundárneho žiarenia rádionuklidu, - toxickými vlastnosťami rádionuklidu, - fluenciou (hustotou toku) častíc a celkovou absorbovanou dávkou, - špecifickou situáciou v mieste útoku (kontaminácia terénu, zariadení, infraštruktúry a podobne, - meteorologickou situáciou v priestore útoku, - pripravenosťou, technickou úrovňou a vybavenosťou záchranných tímov, - úrovňou pripravenosti obyvateľstva a verejnej správy. Prostriedky a pravdepodobné spôsoby nukleárneho terorizmu

Nukleárne zbrane Znižovania zásob jadrovej munície pre vojenské použitie má za dôsledok zvyšovania počtu jadrových náloží po dekompletizácii vyradenej jadrovej munície. Človek nedisponuje zatiaľ žiadnymi prostriedkami na likvidáciu rádioaktivity atómov. Dokonca neexistuje ani teoretické riešenie tohto problému. Jadrové nálože z jadrovej munície sú potenciálnymi zdrojmi ich širokého zneužitia na teroristické účely, predovšetkým na ich opätovne využitie v jadrovej munícii. Dominantným problémom likvidácie jadrových zbraní zostáva plutónium jadrovej nálože, ktoré bolo po prvýkrát vyrobené v roku 1940 ako vedľajší produkt rozpadu uránu. Jeho polčas rozpadu je 24 360 rokov, čo je viac než majú zdokumentované dejiny civilizácie. Úplný rozpad bude trvať viac než štvrť milióna rokov. V období studenej vojny sa na jednej i druhej strane deklarovalo, že výroba jadrových hlavíc je rozhodujúcim kľúčom existencie postavenia veľmoci. Pri výrobe jadrových zbraní sa neuvažovalo aké zložité problémy budú spojené s ich likvidáciou. Vo všeobecnosti sa počítalo s tým, dnes sú to už morbídne predstavy, že budú zlikvidované použitím na území protivníka. Až neskôr pri príprave likvidácie prvých jadrových zbraní sa vedci začali zaoberať danou problematikou. Možnosti získania jadrových náloží z vyradených jadrových hlavíc je niekoľko. Teroristické skupiny sa k nim môžu dostať prostredníctvom nákupu, krádeže či získania od štátu, ktorý vlastní jadrovú muníciu a skryte podporuje terorizmus. Stálym nebezpečenstvom je i možné získanie jadrovej munície na teroristické účely z priestoru nástupníckych štátov ruskej federácie, ale i samotného Ruska pre jeho nie celkom dostačujúcu schopnosť zabezpečiť značného množstva tejto munície. Tento problém sa týka i USA a iných jadrových veľmoci. Cena zbraňového uránu ( 235 92 U) sa na čiernom trhu pohybuje okolo 10 000 amerických dolárov za 1 kilogram [3]. Jeho kritické množstvo pre použitie na štiepnu reakciu je od 14 do 49 kg (podľa typu použitého reflektora a konštrukčného riešenia dosiahnutia kritického množstva), z toho vyplýva veľmi ľahká finančná dostupnosť týchto zbraní pre mnohé rôzne záujmové teroristické skupiny. Zaujímavosť nukleárnych zbraní z pohľadu teroristov spočíva predovšetkým v ničivých faktoroch jadrového výbuchu:

66

- svetelné a tepelné žiarenie, - prenikavá radiácia, - elektromagnetický impulz (EMI), - tlaková vlna, - rádioaktívna kontaminácia. Jadrové nálože v porovnaní s konvenčnými energetický potenciál v malom objeme.

náložami

predstavujú

obrovský

Pre teroristické skupiny by boli vhodné malé a ľahko prenosné zbrane. Do tejto kategórie môžeme zaradiť tzv. „kufríkové nálože“, každá o váhe približne 35 kg ktoré neboli nikdy započítané do žiadnych zoznamov ruskej výzbroje po ukončení studenej vojny [4]. Tieto „kufríkové nálože“ robia starosti mnohým vládam po celom svete, nakoľko môžu skončiť v rukách teroristov. Ďalšie vhodné nukleárne prostriedky na použitie malým vozidlom sú 155 mm delostrelecké projektily vážiace od 60 do 110 kg o sile výbuchu od 5 do 10 kt alebo s mohutnosťou pod 1kt. V USA boli vyvinuté tzv. SADM (Special Atomic Demolition Munition ) nálože vážiace približne 25 kg o mohutnosti od 0,1 do 1 kt. Použitie iných typov jadrovej munície taktiež nie je možne vylúčiť [4]. Spolu s miniaturizáciou vo svete techniky a využívaním štiepiteľných rádionuklidov s relatívne veľmi malou kritickou hmotnosťou dochádza aj k zmenšovaniu rozmerov nukleárnych hlavíc pre balistické rakety. Dopravenie nukleárneho prostriedku s väčšou hmotnosťou je dnes už záležitosťou použitia motorových vozidiel či lodí. Prakticky každá nukleárna zbraň v rukách teroristov je veľkým nebezpečenstvom pre celý svet. Možnosti vykonania útokov jadrovou muníciou by sa neveľmi odlišovali od útokov konvenčnými náložami. Dôsledky týchto útokov, vzhľadom na špecifické účinky jadrového výbuchu v porovnaní s konvenčnými náložami, by boli celkom odlišné. Ochromenie značnej oblasti by nastalo už pri prvých okamihoch po výbuchu. V oblasti zasiahnutej tlakovou by došlo k totálnej deštrukcii okolia, vznietenie rôzneho materiálu a následné požiare v dôsledku silného tepelného a svetelného impulzu, nefunkčnosť elektronických systémov z dôvodu zasiahnutia EMI či ovplyvnenia prenikavou radiáciou, závaly a podobne. Okrem epicentra výbuchu a miest dosahu tlakovej vlny by vznikla hneď v počiatku veľká oblasť zdanlivo nezasiahnutá avšak s nefunkčnými systémami infraštruktúry. Následná indukovaná rádioaktivita a kontaminácia územia rádioaktívnym spádom by tento deštrukčný stav pre živú silu ešte umocnila. Predstava takéhoto útoku v centre mesta je oprávnene desivá, býva však požívaná v celom rade filmových scenárov. Ako už bolo povedané, preprava takejto zbrane do centra mesta by dnes už nebola žiadnym problémom. Postačila by na to malá skupinka teroristov a motorové vozidlo. Po výbere vhodného miesta na použitie takejto zbrane by dopravu zabezpečovala hlavná skupina ktorá by mala zbraň priamo u seba a túto skupinu by zabezpečovali ďalšie istiace skupiny. Ich úlohou by bolo sprevádzať hlavnú skupinu až na miesto a zabezpečovať jej ochranu. Ak by náhodou došlo k odhaleniu tejto hlavnej skupiny táto istiaca prevezme iniciatívu na svoju stranu a bude pútať na seba pozornosť bezpečnostných zložiek aby hlavná mohla pokračovať v úlohe. Pri nečakanej situácii, ktorá by bola pre útočníkov nezvládnuteľná a neumožňovala pokračovať k stanovenému miestu by nasledovala iniciácia tejto zbrane.

67

Veľkosť mohutnosti nálože potom umožňuje vymedziť približnú oblasť v ktorej ju mohlo možné iniciovať vzhľadom na splnenie povahy útoku. Iniciácia, aj keď nie na plánovanom mieste, splní z pohľadu skupiny svoje poslanie. Predstava obetovania svojho života v „prospech viery“ je pre väčšinu náboženských fanatikov samozrejmá. Možnosti umiestnenia nálože by mohli byť dva hlavné prípady. V prvom prípade by išlo o umiestnenie na povrchu napríklad vo vozidle či v budove (prízemie, nižšie poschodia), alebo v druhom prípade na vrchole výškovej budovy. Spôsob umiestnenia jadrovej nálože bude závisieť od zámeru teroristov, hmotnosti a veľkosti nálože či zabezpečenia budovy. Umiestnenie nálože v podzemných priestoroch by bolo neefektívne v prípade použitia nálože malej mohutnosti. Vybrané parametre jadrového výbuchu pri použití štiepnej nálože malej mohutnosti: a/ pre nálože o mohutnosti 1 kt, tak zvaných „kufríkových náloží“ sú: - výška vrcholu oblaku 3,73 km, - polomer zóny i* v priestore výbuchu 0,97 km, - doba vypadávania a spádu 0,75 h. Zóna i* prestavuje oblasť kde môže živá sila obdržať dávku 150 cGy alebo vyššiu za pomerne krátku dobu (menej ako 24 hod po vzniku rádioaktívneho spádu). b/ pre nálože o mohutnosti 10 kt - delostrelecké granáty: - výška vrcholu oblaku 8,24 km, - polomer zóny i v priestore výbuchu 2,55 km, - doba vypadávania a spádu 1,58 h. Ďalšie údaje sú uvedené v tabuľke 1. Tabuľka 1 Predpokladané /pravdepodobné) účinky jadrového výbuchu v meste [6]

Mohutnosť

1 kt 30 m 7,5 m 0,84 km 0,52 km 0,86 km 0,57 km 1,1 km

priemer kráteru hĺbka kráteru polomer zničených výškových budov polomer pásma okamžitých ľudských strát polomer pásma ľudských strát - do 24 hodín polomer lokálnych závalov polomer lokálnych požiarov

10 kt 65 m 14 m 1,8 km 1,25 km 1,33 km 1,2 km 2,4 km

Z týchto údajov sa dá približne si predstaviť ničivú silu týchto náloží a hlavne dopad ich použitia v meste (obývaných oblastiach). Ničivé dôsledky explózie v oblasti a v okolí podporia nefunkčnosť či veľmi nízka efektivita záchranných systémov na riešenie týchto problémov. Ďalším problémom bude vzniknutý rádioaktívny mrak pohybujúci sa podľa danej meteorologickej situácie, ktorý bude rozširovať kontamináciu aj do vzdialenejších regiónov.

68

Použitie rádiologických zbraní Rádiologické zbrane (obrázok 3) [6], sú vlastne nálože s rádioaktívnym materiálom, ktorý by po rozptýlení výbuchom klasickou výbušninou, kontaminoval okolitý terén, osoby, zvieratá, vegetáciu, materiál a podobne. Využitiu rádiologických zbraní bola venovaná veľká pozornosť na prelome štyridsiatich a päťdesiatych rokov 20. storočia. Rozvoj termonukleárnych zbraní ich vytlačil zo stredu pozornosti. V jadrovom reaktore sa tvorí okolo 300 rôznych štiepnych produktov (rádionuklidov) a približne v priebehu 100 dní jeho nepretržitej prevádzky sa vytvorí také množstvo rádioaktívneho odpadu, že by stačilo hypoteticky na kontamináciu plochy o rozlohe niekoľko až desiatok tisíc kilometrov štvorcových o expozičnej rýchlosti 0,1 Gy (gray) (10 röntgenov) za hodinu. Kontaminovaný terén by bránil voľnému pohybu všetkých osôb v tomto priestore, pretože pokles expozičnej rýchlosti rádioaktívneho žiarenia prebieha pomalšie ako po jadrovom výbuchu. Ukazujú to presvedčivo skutočnosti po havárii jadrovej elektrárne v Černobyle. Na výrobu rádiologickej munície sú vhodne značné množstvá skladovaného vyhoreného jadrového paliva a rádioaktívneho odpadu. Takéto využitie rádioaktívneho odpadu z jadrových elektrárni na teroristické účely je celkom reálne. Pre teroristické účely sú na výrobu rádiologických zbraní vhodné tie rádionuklidy, ktorá majú dlhší polčas rozpadu a relatívne veľkú aktivitu. Tie, ktoré majú polčas rozpadu krátky (hodiny a menej), nie sú vhodne. Doba medzi ich prípravou, prípadne i výrobou a použitím by bola dlhá a po použití by expozičná rýchlosť bola príliš malá. Rovnako i použitie rádionuklidov s polčasom rozpadu stovky rokov nie je celkom vhodné, pretože v malom množstve dávajú nízku aktivitu. Variant využitia rádiologických zbraní je mnoho. Celý rad rádionuklidov má i toxický charakter. Rádioaktívne látky je možné použiť vo forme dymu, prášku, hmly, aerosólového postreku a podobne. Môžu byť použité samostatne alebo spolu s chemickou toxickou látkou, zápalnými, dymotvornými či biologickými prostriedkami

Obrázok 3 Rádiologické zbrane

69

Prípadne použitie rádiologických zbraní by bolo odlišné ako použitie klasických jadrových zbraní. Aplikácia týchto prostriedkov by bola výhodnejšia v uzavretých komplexoch ako napr. metro, obchodné strediská, a podobne. Efekt nálože je závislý na druhu, množstve a schopnosti použitej výbušniny rozmetať a rozptýliť rádioaktívny materiál do okolia a priestoru. Rádioaktívna kontaminácia bude ďalej závisieť na množstve rádioaktívneho materiálu a druhu použitých rádiozotopov. Vykonanie tohto útoku môže by bolo približne rovnaké ako hocijakého iného bombového útoku. Výbuch by na prvý pohľad nevykazoval žiadne mimoriadne špecifické vizuálne príznaky líšiace sa od výbuchu klasickej výbušniny. Na začiatku sa bude určite pokladať za klasický bombový útok. Na identifikáciu rádioaktívnej kontaminácie po výbuchu rádiologickej zbrane sú potrebné technické dozimetrické prostriedky a varovné dozimetrické systémy. Použitie rádiologickej munície v uzavretých, poprípade zle vetraných miestach, zefektívni koncentráciu rádioaktívneho materiálu vo vzduchu a jeho usadzovanie na predmetoch. Zistenie skutočnosti, že ide o rádiologickú zbraň sa môže prísť až po preverení dozimetrickými prostriedkami a nájdení častí výbušného systému. Vnútornú kontamináciu osôb rádioaktívnymi látkami len veľmi ťažko odstrániť. Ak by aj nebol dosiahnutý požadovaný stupeň radiácie prostredia ktorý by spôsoboval akútne formy z ožiarenia je tu vysoký predpoklad poškodenia organizmu v dôsledku stochastických dávok na genetickej úrovni či vzniku nádorových ochorení v neskoršom období. Ďalší problém bude súvisieť s následným uzavretím oblasti. Útoky na zariadenia s rádioaktívnym materiálom Ďalšou možnosťou nukleárneho terorizmu je útok na zariadenia pracujúce z jadrovým materiálom. Do tejto kategórie môžeme zahrnúť jadrové elektrárne, sklady vyhoreného paliva, zariadenia na úpravu rádioaktívnych materiálov ale aj výskumné ústavy či nemocnice. Teroristický útok na tieto zariadenia môže byť cielený do dvoch oblastí. Po prvé, získať jadrový materiál, ktorý sa v nich nachádza za účelom neskoršieho použitia už ako prostriedku nukleárneho terorizmu. Po druhé spôsobenie úniku rádioaktívneho materiálu do okolia a tým priamy akt nukleárneho terorizmu. Niektoré tieto objekty sú pod sprísnenou ochranou a vniknutie do týchto objektov bude náročné no nie však nemožné. Úspech budú mať dobre vycvičené a dobre pripravené teroristické organizácie. Je potrebné si uvedomiť, že teroristi, ktorí sa odhodlajú na takýto útok budú omnoho lepšie vycvičení ako členovia ochrany týchto objektov. Iné objekty, ako napríklad nemocnice, výskumné ústavy, nie sú takmer vôbec zabezpečované proti takému spôsobu odcudzenia rádioaktívnych materiálov. Jadrové elektrárne Tieto objekty predstavujú najnebezpečnejší a súčasne najlákavejší cieľ pre teroristické útoky. Nebezpečenstvo vyplýva najmä z možnej veľmi rozsiahlej rádioaktívnej kontaminácie veľkého územia a z toho, že v plánoch výstavby týchto elektrárni sa iba zriedkavo počítalo s možnosťou takého teroristického útoku aký bol vykonaný v septembri roku 2001 v New Yorku. Rozsiahlosť tohto problému nedovoľuje ho podrobnejšie riešiť v tomto článku.

70

Sklady vyhoreného jadrového paliva Sklady vyhoreného jadrového paliva predstavujú ľahko dostupný zdroj pre teroristický útok najmä zo vzduchu. Vyhorené jadrové palivo sa dochladzuje až desiatky rokov v zariadeniach, ktoré sú vybudované v areálu jadrovej elektrárne. Sú tam chladené stovky až tisíce ton vysokoaktívného rádioaktívneho materiálu Všetky tieto chladiace zariadenia sú povrchového typu. Podobne i všetky uložiska rádioaktívneho materiálu (rádioaktívneho odpadu) na svete sú zatiaľ buď povrchové alebo podpovrchové, čo nezabezpečuje dostatočnú ochranu pred ich deštrukciou dostatočne rýchlymi a dostatočne ťažkými prostriedkami útoku zo vzduchu. Veľké množstvo rádioaktívnych látok z týchto uložísk pri ich možnej deštrukcii, môže spôsobiť dlhodobú rádioaktívnu kontamináciu veľkých území. Zariadenia na úpravu rádioaktívnych materiálov Tieto zariadenia sú väčšinou súčasťou areálu jadrových energetických zariadení. Nebezpečenstvo ich deštrukcie úzko súvisí s teroristickými útokmi na jadrové elektrárne a sklady vyhoreného jadrového paliva. Celkovo však predstavujú oveľa menšie nebezpečenstvo ako jadrové reaktory či sklady vyhoreného jadrového paliva, pretože v nich pri spracovaní sa manipuluje s relatívne malými množstvami rádioaktívnych látok. Výskumné ústavy Výskumné ústavy nepredstavujú dôležité rádioaktívne zdroje Čo sa týka zabezpečenia rádioaktívnych látok v týchto objektoch, proti prípadnej krádeži, majú veľmi nízky stupeň ochrany ako predchádzajúce objekty. Súvisí to aj vzhľadom na množstvo a druh rádioaktívneho materiálu ktorým disponujú. Vďaka horšiemu systému zabezpečenia sa stávajú lákadlom aj pre nie tak dobre organizované a vybavené skupiny. Ochranka takéhoto objektu bude pomerne ľahko prekonateľná aj pre menej vycvičených zato odhodlaných jednotlivcov. Množstvo rádioaktívneho materiálu, ktorý sa môže nachádzať v danom objekte nie je pre akciu vysoko organizovanej skupiny dostačujúce a menšie skupiny zatiaľ nenabrali odvahu k použitiu jadrových, chemických a biologických prostriedkov pre svoje účely. Nemocnice Nemocnice predstavujú veľmi malé a a najmenej významné zdroje rádioaktívnych látok Relatívne slabé alebo takmer žiadne zabezpečenie tohto je dôsledkom toho, že v týchto zariadeniach sa nachádza a používa na diagnostické účely, terapiu alebo prípravu rádiofarmak iba veľmi mále množstvo rádioaktívnych látok. Krádežou týchto látok s nepríliš vysokou rádioaktivitou, by skôr skupina iba na seba len zbytočne upozornila bezpečnostné orgány a mediálnej tlače.

71

Transporty rádioaktívneho materiálu Prípadný útok by bol vedený s cieľom zničenia prepravných obalov a následnej disperzie rádioaktívnych látok do okolia a prostredia. Druhým dôvodom môže byť pokus o krádež časti tohto materiálu. Transporty bývajú väčšinou utajené a dobre zabezpečené, no útoky zo strany teroristov na transporty s rádioaktívnym materiálom sa nedajú vylúčiť.

Záver Napriek značnému znižovaniu počtov zbraní a ozbrojených síl, pravdepodobnosť vzniku vojnových konfliktov a teroristických útokov bude naďalej trvať. Jedným z možnosti je i zvyšovanie pravdepodobnosti zneužitia jadrových zbraní a iných rádioaktívnych prostriedkov na teroristické účely. Táto reálna hrozba prináša i nové úlohy pri riešení radiačnej ochrany obyvateľstva, predovšetkým riešenie zabezpečenia cieľov teroristických útokov a prísnu ochranu potenciálne možných zdrojov a prostriedkov využiteľných pre nukleárny terorizmus. Bez dokonalých znalostí vlastností nukleárnych zdrojov a metód ich zneužitia riešiť tieto úlohy nie je možné.

Literatura 1. Kurucz, J.: Jadrový a rádiologický terorizmus. Zborník z medzinárodného seminára Terorizmus - aktuálna hrozba v súčasnosti, Akadémia národnej obrany Liptovský Mikuláš, 28.9.2006, s. 65-68. 2. Durdiak, J., Gáfrik, A., Puliš P., Suško, M.: Zbrane hromadného ničenia aktuálna bezpečnostná hrozba, IBOŠ MO SR, Bratislava 2005, s. 175. ISBN 80-88842-76-X. 3. http://www.autamnaul. 4. http://www,armee.admin.ch. 5. http://www.stimson.org./cwc/caint.htm 6. http://www.dne.bul.gov

Summary Article „Forms and Sources of nuclear Menace“ brief analyse and classify possible sources and way their abuse or destroy to for terrorism purposes. Sources nuclear menace they are first and foremost (especially) nuclear weapons and equipment, who use, process or secure lay radioactive material. More dangerous nuclears means and sources, which can by abuse terrorism groups they are nuclears weapons and destruction nuclears of energy equipment. The sources in self contain a large amount hightactive radioactive material, which can by contaminate a lot of extensive territory. Unsolved problems liquidate and unsatisfactory secure (protect) nuclear warhead, nuclear fuel, devolopment nuclear of industry and nuclear plants, use radionuclide in diagnose and therapy enable new opportunity and methods their abuse to for terrorism attacks.

72

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství

Pavel ŠENOVSKÝ* STATISTIKA HAVÁRIÍ V PRŮMYSLOVÝCH ZÓNÁCH V LETECH 1997-2004 STATISTICS OF ACCIDENTS IN INDUSTRIAL ZONES IN YEARS 1997 - 20041

Abstrakt Článek se zabývá hodnocením vývoje mimořádných událostí v průmyslových zónách v letech 1997 - 2004 a to z hlediska počtu zásahů, ale i z hlediska počtů zraněných nebo usmrcených.

Abstract Contribution deals with assessing number of the accidents in industrial zones in years 1997 – 2004 from point of view of number of firemen on-site deployment and number of injured and killed.

Key words: industrial zone, synergic impact, HZS

Úvod Czech Republic by agency Czech Invest [4] invests yearly into creation and expansion of industrial zones hundreds of millions Czech crowns. In context of expansion of the industrial zones it is being discussed possible dangers connected with its usage. One of problems being discussed today are so called synergic effects of incidents especially because the industrial buildings are developed especially with the focus to the fire safety themselves, but not as a part of larger building complex of various industrial zone property owners. Synergic effects are well considered usually for heavy industry – chemical technological processes due to legislative [3], which obviously are not part of the industrial zones. In this article we will focus on statistical assessment of HZS (Fire Rescue Brigade) of the Czech Republic intervention during incidents in industrial zones. *Ing., VŠB – Technická univerzita Ostrava, FBI, Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva, Lumírova 13, 70030 Ostrava - Výškovice, [email protected] 1

This artikle has been supported by ministry of interior as part of project Research of the New Principles and Methods as Part of Arrangement of Civil Protection

73

Method of gathering of statistical data from all accidents with presence of firemen defines Directive of Director General and Deputy Minister of the Interior from March 13th 2006, which states rules for statistical tracking of accidents and documentation and about the course of its getting under control [1]. This directive basically ensures continuity and integrity of data. In evaluated period of 1997 – 2004 there were 1053 incidents in industrial zones (see fig. 1). Values of the indicators were inset by the line for easier visual identification of trends in data. As seen on fig. 1 – there is continuous increase on incidents handled by HZS. Majority of these disasters were of non-fire nature. Number of fires in evaluated period did also increase, but this figure increase has been slow in comparison with number of other disasters. The increase itself is not so surprising considering continuous increase of number of industrial zones and companies investing in them. Complex statistic of these zones is not available. To make general view on development in industrial zones we may use as basis number of industrial zones financially supported by agency CzechInvest [2]. Number of Incidents in Industrial Zones 180 160 140 no. incidents

120 number

no. fires 100

no. others linear (no. incidents)

80

linear (no. fires) 60

linear (no. others)

40 20 0 1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

years

Fig. 1: No. of incidents in industrial zones Cumulated number of CzechInvest financially supported industrial zones is described on fig. 2. CzechInvest supported industrial zones are not the only existing industrial zones in Czech Republic. Nerveless with non-existent complex industrial zones statistics, we have to

74

use what’s available and use it to estimate its trend in hope, that supported zones form up representative sample of all industrial zones (or better its increase). Then we may explore possible connection between increase in number of supported zones and disasters documented happening in them (see fig. 2). No. of Supported Industrial Zones vs. No. of Disasters 180 160

numbers

140 120

cumulative no. of industrial zones

100

no. of disasters

80

linear (no. of disasters)

60 linear (cumulative no. of industrial zones)

40 20 0 1996 -20

1998

2000

2002

2004

2006

years

Fig. 2: Relation between No. of financially supported industrial zones and No. of incidents in them Increasing trend in no. of industrial zones and no. of disasters in them look similar. Dependence between both trends computed using correlation coefficient (1) is 0,88 – which indicates strong dependence. 1 n ∑ ( xi − x )( yi − y ) c n i =1 r= = σ ( x) ⋅ σ ( y ) σ ( x) ⋅ σ ( y ) where r c σ n x, y

(1)

correlation coefficient co-variation standard deviation data count average

If we described the both trends using equations, we could write for no. of disasters trend (2) (2)

y = 8,5119x – 16896

75

and trend of no. of cumulated industrial zones (3). (3)

y = 12,786x – 25535

Industrial zones trend is sheerer then disasters trend. Possible explanation may be, that there are gradually introduced new strict legislative, especially in area of Health & Safety during work and industry safety in general. Since year 2003 there are in statistics also data about direct loss due to disaster and so called saved loss – the loss which has been saved due to the action of firemen (HZS). Saved loss is number partially artificially constructed and it is necessary to have this in mind when looking at the figures bellow, also its interpretation should be very careful, to protect ourselves against false assumptions. Direct loss is from point of view of assessment more interesting. Direct loss as number is showing gravity of the disaster. Graphical assessment of these data is available on figure 3. Direct Loss vs. Saved Loss

350000

CZK [in thousands]

300000 250000 200000 direct loss 150000

saved loss

100000 50000

saved loss

0

direct loss 2003 2004

Fig. 3: Direct loss vs. saved loss Financial values of fig. 3 are in thousands of CZK and converted to prices of year 2004 (4, 5). Hk = Hp(1 + i)n where Hk Hp i n

(4)

future financial value present financial value inflation no. of years

76

Inflation is unfortunately not constant, so we have to modify equation to take it into account (5). n

H k = H p ∏ (1 + i j )

(5)

j =1

where Hk Hp ij n

future financial value present financial value inflation in the year no. of years

Values of inflation in Czech Republic are available in table 1. Tab. 1: Inflation2 in the Czech Republic in the years 1997 – 2004 1997 1998 1999 2000 2001 2002 8,5 10,7 2,1 3,9 4,7 1,8

2003 0,1

2004 2,8

With both loss values, there is problem. Both values are unfortunately systematically included in statistic only since 2003. To be able to perform systematic analysis of these values, we would need values for larger period of time. Companies providing data for statistic are also not forced by anything to fill in loss report for the HZS and so large portion of them is not doing it, which is evident from fig. 3. This of course further lowers usability of the loss values. It is interesting, that the companies more willingly gave loss estimation for fire disasters then other disasters in ration 99:1, considering that the ratio for fire : other disasters is around 20:80. Other interesting indicators are no. of injured and killed during disaster (see fig. 4 and 5).

2

Inflation values has been taken from Czech Statistical Bureau [5]

77

Deaths During Disaster in Industrial Zones 4,5 4 3,5

number

3 2,5

deaths (other incidents) deaths (fire)

2 1,5 1 0,5 0 1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

years

Fig. 4: Deaths during incidents in industrial zones Injured During Incidents 60

50

numbers

40 injured (other incidents)

30

injured (fires)

20

10

0 1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

years

Fig. 5: Injured during disasters in industrial zones Number of killed persons is relatively low, especially during fire disasters. Similarly number of injured during the fire disaster is also low and does not have increasing trend.

78

Perhaps we can interpret it as result of massive introduction of modern smoke detection and smoke extraction systems, which provide early indication of fire and allows safe evacuation of personnel. In number of injured it is possible to see declining trend since 2001 even with increasing number of industrial zones. Again we may see the possible influence of new stricter legislative with emphasis on increase of the safety. Tabled valued for above mentioned values are part of table 2. Tab. 2: Statistical data about industrial zones No. Other fire Sum year Incidents fires Incidents deaths injured deaths injured deaths injured 1997 117 33 84 1 34 0 2 1 36 1998 97 20 77 0 25 0 4 0 29 1999 108 11 97 4 47 0 0 4 47 2000 127 21 106 2 54 0 2 2 56 2001 126 26 100 0 29 0 2 0 31 2002 167 26 141 2 27 1 2 3 29 2003 167 42 125 2 9 0 1 2 10 2004 144 34 110 1 28 1 2 2 30 Sum 1053 213 840 12 253 2 15 14 268

Conclusion In Czech Republic there are in average 130 incident in industrial zones (25 fires and 105 other incidents). As number of industrial zones increases, number of incidents inside of them increases too. From point of view of the endangered humans during fires, we can see, that even as the number of zones increases the number of injured or deceased does not increase. With other incidents number of injured or deceased has declining trend since 2001. This trend may be result of increased emphasis on safety in companies due to legislative changes. Interesting indicator could be direct losses values, unfortunately this indicator is used too shortly and the companies are not cooperating properly during gathering of data. That’s why today this indicator is close to unusable.

Literature 1. Pokyn generálního ředitele HZS ČR a náměstka ministra vnitra ze dne 13.3.2006, kterým se stanovují pravidla statistického sledování událostí a dokumentace o vedení zásahu. General headquaters HZS ČR, Praha: 2006, 75 pp. 2. Industrial zones supported as part of Program for support of industrial zones 19982005 [on-line]. Available from WWW CzechInvest, Praha: 2006, [cit. 1.12.2006] 3. Law 59/2006 Sb. About prevention of serious disasters. Available from WWW [cit. 2007-01-02] 4. Homepage of CzechInvest agency [on-line]. Available from WWW [cit. 2007-01-02]

79

5. Homepage of Czech Statistical Bureau [on-line]. Available from WWW [cit. 2007-01-02]

Summary As number of industrial zones increases, number of incidents inside of them increases too. From point of view of the endangered humans during fires, we can see, that even as the number of zones increases the number of injured or deceased does not increase. With other incidents number of injured or deceased has declining trend since 2001. This trend may be result of increased emphasis on safety in companies due to legislative changes. Interesting indicator could be direct losses values, unfortunately this indicator is used too shortly and the companies are not cooperating properly during gathering of data. That’s why today this indicator is close to unusable.

80

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství

JIŘÍ ŠVEC*, PAVEL ŠVEC**

BODOVÉ A NEBODOVÉ ZDROJE FYZIKÁLNÍCH POLÍ POINT AND NON-POINT SOURCES OF PHYSICAL FIELDS

Abstrakt Při řešení fyzikálních a technických problémů se často používají různá zjednodušení, která vedou k rychlejšímu – byť méně přesnému – řešení. Publikace se zabývá možností zjednodušení nebodových zdrojů fyzikálních polí na zdroje bodové a definuje podmínky, kdy je takové zjednodušení možné.

Abstract When solving physical and engineering problems, various simplifications leading to faster – although less accurate – solutions are often used. The publication deals with a possibility of simplifying non-point sources of physical fields to point sources, and defines conditions under which such a simplification is possible.

Key words: physical field, point source, non-point source, electric field, luminous field, simplification conditions

Úvod Při řešení fyzikálních a technických problémů se často používají různá zjednodušení. Ta vedou k rychlejšímu a jednoduššímu řešení daného problému. Pravděpodobně nejznámější je zjednodušení obecného tělesa na hmotný bod v mechanice. Hmotný bod je těleso, jehož tvar a rozměry můžeme při řešení daného problému zanedbat. Důležité je, že každé zjednodušení musíme vztáhnout k danému problému. V tomto případě je např. nutné porovnat velikost tělesa s prostorem, ve kterém se těleso bude pohybovat. Je tedy zřejmé, že stejné těleso můžeme v určitých podmínkách považovat za

*doc. RNDr., VŠB – Technická univerzita Ostrava, FBI, Katedra bezpečnostního managementu, Lumírova 13, 70030 Ostrava – Výškovice, [email protected] **Ing., VŠB – Technická univerzita Ostrava, FMMI, Katedra automatizace a počítačové techniky v metalurgii, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava – Poruba, [email protected]

81

hmotný bod, v jiných podmínkách musíme jeho pohyb řešit obecně a zjednodušení na hmotný bod provést nelze (např. pohyb tenisového míčku na tenisovém kurtu – pohyb stejného míčku na papíře formátu A4). Zjednodušení tělesa na hmotný bod mj. znamená, že poloha tělesa je dána jen jednou trojicí souřadnic a že při řešení pohybu tělesa můžeme zanedbat jeho rotaci.

Bodové a nebodové zdroje fyzikálních polí Za bodový zdroj fyzikálního pole můžeme považovat zdroj pole, jehož rozměry a tvar lze při řešení daného problému zanedbat. Nebodový zdroj tuto podmínku nesplňuje. K nebodovým zdrojům fyzikálních polí patří zdroje lineární (např. dráty), plošné nebo obecné (tělesa). Zjednodušující podmínku určíme podle přesnosti, se kterou chceme danný výpočet provést. Obvykle dostačuje když rozdíl mezi veličinou vypočítanou pro pole vyvolané bodovým zdrojem (xb) a veličinou vypočítanou obecně pro nebodový zdroj pole (x) není větší než jedno procento. Tedy

x b = 1,01x

(1)

Jak se s pojmy bodový a nebodový zdroj fyzikálního pole pracuje, lze ukázat na následujících příkladech.

Elektrické pole Intenzita elektrického pole Intenzita elektrického pole bodového elektrického náboje ve vakuu se vypočítá dle vztahu

E=

kde

(

1 Q NC −1 , Vm −1 2 4πε 0 r

)

(2)

ε0 – permitivita vakua Q – náboj (C) r – vzdálenost místa od náboje (m)

Tento vztah ovšem platí přesně jen pro bodové náboje nebo nabité homogenní koule (vzdálenost se pak měří od středu koule). Pokud nabitá tělesa nelze považovat za bodové zdroje je situace poněkud komplikovanější a intenzitu elektrického pole pak musíme vypočíst dle vztahu

E= kde

1 dQ ∫ 4 πε 0 r 2

dQ – element elektrického náboje

82

(3)

Pak můžeme rozlišit: 1. Lineární zdroje elektrického pole (např. nabitý drát), které charakterizujeme lineární hustotou elektrického náboje (velikost náboje vztažená na jednotku délky drátu) τ=

(

dQ Cm −1 dl

)

(4)

a intenzitu elektrického pole pak vypočítáme dle vztahu E=

1 dQ 1 τdl = 2 ∫ ∫ l 4πε0 r 4πε0 r 2

(5)

2. Plošné zdroje elektrického pole (např. nabitá rovina), které charakterizujeme plošnou hustotou elektrického náboje (velikost náboje vztažená na jednotku plochy)

σ=

(

dQ Cm − 2 dS

)

(6)

a intenzitu elektrického pole pak vypočítáme dle vztahu σdS 1 dQ 1 E= = 2 ∫ ∫ 4πε 0 r 4πε 0 r 2

(7)

3. Objemové zdroje elektrického pole (tj. nabitá tělesa), které charakterizujeme objemovou hustotou elektrického náboje (velikost náboje vztažená na jednotku objemu)

ρ=

(

dQ Cm − 3 dV

)

(8)

a intenzitu elektického pole pak vypočítáme dle vztahu

E=

ρdV 1 dQ 1 = 4πε 0 ∫ r 2 4πε 0 ∫ r 2

(9)

Elektrické pole nabitého prstence Tenký drát je stočen do prstence o poloměru a, celkový elektrický náboj prstence je Q . Intenzitu elektrického pole stanovíme v bodě P na ose prstence ve vzdálenosti b od středu prstence (obr. 1).

83

Obr. 1. K výpočtu intenzity elektrického pole nabitého prstence.

Pomocí vztahu (5) lze pro hledanou intenzitu odvodit vztah [1]

E =

Q 4 πε 0

b

(a

2

+b

(10)

)

3 2 2

Označení veličin vyplývá z obr. 1. Pokud je vzdálenost b mnohem větší než poloměr prstence a – tj b>>a – pak se vztah (10) zjednodušší na

E=

1 Q 4πε 0 b 2

(11)

což odpovídá vztahu pro intenzitu bodového náboje umístěného ve středu prstence. Podmínku pro zjednodušení pro jednoprocentní rozdíl velikosti intenzity vypočítané obecně (rovnice 10) a zjednodušeně (rovnice 11) určíme z rovnice (dle vztahu 1)

Q 1 Q = 1,01 2 4πε 0 4πε0 b

b

(a

2

Řešením této rovnice dospějeme k výsledku

b = 11,9a =& 12a

84

+ b2

)

3 2

(12)

Pokud tedy vzdálenost od středu prstence převýší dvanáctkrát poloměr prstence, lze pro výpočet intenzity elektrického pole použít vztah pro výpočet intenzity elektrického pole bodového náboje, umístěného ve středu prstence.

Elektrické pole nabitého drátu Tenký drát délky l je nabit elektrickým nábojem Q (lineární hustota náboje je τ). Intenzitu elektrického pole stanovíme v bodě P, který je na ose symetrie drátu ve vzdálenosti r (obr. 2).

Obr. 2 K výpočtu intenzity elektrického pole nabitého drátu. Pomocí vztahu (5) lze pro hledanou intenzitu odvodit vztah [1]

E=

Q sin α 2πε 0 rl

(13)

Označení veličin vyplývá z obr. 2.

Dosadíme-li do vztahu (13) dle obr. 2 l 2

sin α =

l2 + r2 4

Obdržíme

E=

1

Q 4πε 0

r

l2 + r2 4

(14)

Za předpokladu dostatečné vzdálenosti bodu P od drátu (r>>l), lze vzorec (14) zjednodušit na

E=

Q 4πε 0 r 2

85

(15)

což odpovídá intenzitě pole bodového náboje, který je umístěn uprostřed nabitého drátu. Podmínku pro zjednodušení pro jednoprocentní rozdíl velikosti intenzity vypočítané obecně dle (14) a zjednodušeně pro bodový náboj dle (15) určíme z rovnice (viz. vztah 1)

Q Q = 1,01 2 4πε 0 4πε 0 r

1 r

l2 + r2 4

(16)

Řešením této rovnice dospějeme k výsledku

r = 3,57l Pokud tedy vzdálenost r od středu drátu bude více než 3,57 krát větší než délka drátu, lze pro výpočet intenzity elektrického pole použít vztah pro výpočet elektrické intenzity pole bodového náboje umístěného ve středu drátu.

Světelné pole Osvětlení plošným zdrojem Osvětlení bodu P, který leží na ose kruhového kotouče o poloměru a a jasu L ve vzdálenosti g od středu kotouče (obr. 3) se vypočítá podle vztahu [2]

E= kde S = πa

LS a 2 + g2

2

Obr. 3. K výpočtu osvětlení plošným zdrojem.

86

(17)

Pro dostatečnou vzdálenost bodu P od kotouče, můžeme kotouč považovat za bodový zdroj světla a osvětlení vypočítat podle vztahu

E=

LS g2

(18)

Podmínku zjednodušení pro jednoprocentní rozdíl velikosti osvětlení vypočítaného obecně (17) a zjednodušeně (18) určíme z rovnice (dle vztahu 1)

LS LS = 1,01 2 2 a + g2 g

(19)

Řešením této rovnice dospějeme k výsledku

g = 10a pokud tedy vzdálenost g od středu kotouče bude desetkrát větší než poloměr kotouče a, lze kotouč považovat za bodový zdroj světla.

Literatura 1. Fuka ,J.,Havelka,B.: Elektřina a magnetismus, SNTL,Praha 1965 2. Fuka ,J.,Havelka,B.: Optika a atomová fyzika. I.Optika, SPN Praha 1961.

Summary In the submitted contribution, terms “point” and “non-point” sources of physical field are discussed. By practical exercises (calculation of electric field intensity, calculation of illumination by an extended source of light), ways of working with these sources are shown.

87

88

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2007, ročník LIII, řada bezpečnostní inženýrství

KRÁTKÉ ZPRÁVY Fakulta bezpečnostního inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava

Ohlédnutí za prvními 5 lety Fakulty bezpečnostního inženýrství VŠB – TU Ostrava Letos uplyne 5 let od vzniku Fakulty bezpečnostního inženýrství, která je nejmladší fakultou VŠB – Technické univerzity Ostrava. Vznik této nové fakulty v roce 2002 byl významným krokem k dalšímu rozvoji oborů orientovaných na bezpečnost a požární ochranu na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava. Tradice přípravy vysokoškolsky vzdělaných odborníků v oblasti požární ochrany a bezpečnosti průmyslu na VŠB – Technické univerzitě Ostrava je však podstatně delší. Začala se psát na tehdejší Vysoké škole báňské již v roce 1968. Tehdy byl na základě usnesení vlády o potřebě posílení vzdělání odborníků v oblasti požární ochrany zřízen první vysokoškolský studijní obor zaměřený na požární ochranu – studijní obor Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu. Reakcí na rostoucí požadavky na vysokoškolsky vzdělané odborníky v oblasti bezpečnosti bylo zřízení nového studijního oboru Bezpečnostní inženýrství. Poté, co nový vysokoškolský zákon zavedl bakalářské studium jako u nás nový typ vysokoškolského studia, byly postupně vybudovány bakalářské studijní obory Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu a Technická bezpečnost osob a majetku. Po roce 1990 se podařilo vybudovat i studijní obor doktorského studia Požární ochrana a bezpečnost průmyslu, zřízen byl i obor habilitačního řízení a řízení ke jmenování profesorem, který se nejprve jmenoval Požární ochrana a bezpečnost průmyslu, potom, po organizačních změnách na tehdejší Hornicko-geologické fakultě, kde bylo habilitační a jmenovací řízení uskutečňováno, byl obor nově akreditován pod názvem Bezpečnost průmyslu, větrání a požární ochrana. V souvislosti se změnami v možnostech uplatnění absolventů po roce 1989 došlo i ke změnám ve struktuře Hornicko-geologické fakulty. Katedra TPO a BP spolu s Katedrou větrání a techniky bezpečnosti dolů vytvořila od roku 1994 Institut bezpečnostního inženýrství, který se vnitřně dělil na oddělení požární ochrany a bezpečnosti průmyslu a oddělení větrání a techniky bezpečnosti. Institut tak pokrýval širokou problematiku požární ochrany, bezpečnosti průmyslu a bezpečnosti práce v různých oblastech lidské činnosti včetně bezpečnosti dolů. Začlenění studijního programu Požární ochrana a průmyslová bezpečnost na Hornickogeologickou fakultu však výrazně zkreslovalo pohled na zaměření jeho absolventů a komplikovalo nejen další rozvoj studijního programu, ale i vztahy s partnerskými univerzitami a dalšími institucemi. Proto padlo na úrovni vedení univerzity rozhodnutí vybudovat novou fakultu – Fakultu bezpečnostního inženýrství, zaměřenou na přípravu odborníků v široké problematice bezpečnosti a požární ochrany. Od října 2001 došlo, již v souvislosti s přípravami na vznik nové fakulty, k reorganizaci Institutu bezpečnostního inženýrství a Institutu hornického inženýrství tak, že problematika úzce specifická pro důlní

89

bezpečnost byla přiřazena k Institutu hornického inženýrství, který byl přejmenován na Institut hornického inženýrství a bezpečnosti. Institut bezpečnostního inženýrství se nadále zabýval širokou sférou bezpečnosti a požární ochrany v různých oblastech lidské činnosti a stal se základem pro vybudování nové Fakulty bezpečnostního inženýrství. Zřízení Fakulty bezpečnostního inženýrství představovalo systémové řešení jasně deklarující zaměření součásti, na které je studijní program uskutečňován a umožňující další dynamický rozvoj bezpečnostního inženýrství na VŠB – TU Ostrava. O vzniku Fakulty bezpečnostního inženýrství k 1. srpnu 2002 bylo, po souhlasném stanovisku Akreditační komise vydaném podle § 84 odst. 2 písm. c) zákona 111/1998 Sb. dne 9. května 2002, rozhodnuto Akademickým senátem VŠB – Technické univerzity Ostrava na jeho zasedání dne 25. června 2002. Vzhledem k prostorovým problémům v areálu VŠB – TU Ostrava v Ostravě-Porubě byla fakulta od svého vzniku umístěna v areálu bývalé Základní školy na Lumírově ulici v Ostravě-Výškovicích, který univerzita obdržela pro potřeby FBI darem od Města Ostravy. Protože prostory, které sloužily základní škole, nevyhovovaly požadavkům na přípravu vysokoškolsky vzdělaných odborníků v oblasti bezpečnostního inženýrství a související vědeckou a výzkumnou činnost, byla ještě před nastěhováním fakulty provedena v létě 2002 tzv. „Malá rekonstrukce FBI“ při které byly upraveny prostory pro děkanát, knihovnu, studijní oddělení, počítačové učebny a výdejnu jídel. Drobné úpravy byly provedeny i v prozatímních laboratořích. Následně byla zpracována „Studie rekonstrukce FBI“. Ta zahrnuje modernizaci všech pěti stávajících pavilonů areálu, přístavbu nového pavilonu „těžkých laboratoří“, zřízení parkovacích ploch a úpravu okolí fakulty včetně oplocení. Studie předpokládá i možnost postupné realizace rekonstrukce. V současné době nabízí FBI studium ve studijním programu Požární ochrana a průmyslová bezpečnost ve čtyřech bakalářských a dvou navazujících magisterských studijních oborech, možné je doktorské studium i habilitační řízení a řízení ke jmenování profesorem. Struktura fakulty zahrnuje prozatím dvě katedry – Katedru požární ochrany a ochrany obyvatelstva a Katedru bezpečnostního managementu a dvě účelová pracoviště – Provoz laboratoří a výpočetní techniky a Laboratoř výzkumu a managementu rizik. Vzhledem k výrazně multidisciplinárnímu charakteru problematiky bezpečnosti spolupracuje FBI velmi úzce s ostatními fakultami VŠB – TU Ostrava. Ve své činnosti fakulta navazuje na dosavadní spolupráci s renomovanými vědeckovýzkumnými a dalšími pracovišti v ČR i v zahraničí, s perspektivou dalšího prohlubování a rozšiřování spolupráce zejména na základě bilaterálních smluv se zahraničními univerzitami, smluv v rámci mezinárodního programu SOCRATES/ERASMUS, případně programů jiných. Studium se řídí kreditním systémem kompatibilním se systémem ECTS. Standardní doba bakalářského studia 4 roky, všechny studijní obory jsou akreditovány v prezenční i kombinované formě studia. Náplň studia je orientovaná především na analýzu a prevenci technologických rizik, rizik bezpečnosti práce, požární bezpečnost staveb a technologií, bezpečnost osob a majetku, havarijní plánování, krizové řízení, Integrovaný záchranný systém, ochranu obyvatelstva a další oblasti. Absolventi studijních oborů fakulty naleznou uplatnění především v Hasičském záchranném sboru ČR a dalších složkách IZS, orgánech státní správy a samosprávy, bezpečnostních službách podniků, pojišťovnách, armádě, policii a v dalších institucích i ve sféře soukromého podnikání.

90

Za 5 let se výrazně zvýšil počet studentů, z 878 zapsaných studentů v prvním roce existence fakulty na současných více než 1 900 studentů zapsaných do všech typů a forem studia. Mimo výuky v Ostravě zajišťuje fakulta výuku v kombinované formě studia i v konzultačních střediscích v Praze a Mostě, jeden ročník studentů studuje i v konzultačním středisku v Liberci. Nárůst počtu studentů byl provázen výrazným zvýšením počtu pedagogů a dalších pracovníků fakulty, nástup dalších pedagogů bude pokračovat také v následujících letech. Rychlý rozvoj fakulty jak v počtu studentů tak i pedagogů a dalších zaměstnanců a stoupající nároky na laboratorní a další výukové prostory spolu s technickými problémy při provozování několik desítek let starého areálu umožnily prosadit zahájení rekonstrukce FBI. Z hlediska priorit fakulty byla do první etapy rekonstrukce vybrána rekonstrukce pavilonu „C“, díky které fakulta získá zejména velmi potřebnou a doposud chybějící velkou posluchárnu pro více než 200 posluchačů a moderní laboratoře pro výuku a vědeckou a výzkumnou činnost odpovídající hygienickým a bezpečnostním požadavkům, které z větší části nahradí již nevyhovující provizorní laboratoře. Vlastní I. etapa rekonstrukce mohla být zahájena na jaře 2005 po rozhodnutí MŠMT o přidělení investičních prostředků pro tuto akci. Projektová dokumentace se začala zpracovávat v měsíci květnu roku 2005. Výběrovým řízením byla pro zpracování projektu vybrána firma MARPO, s.r.o., vedoucím projektantem byl Ing. arch. Jiří Bobek. Jednou z velmi náročných částí projektu byl projekt vzduchotechnicky pro specializované laboratoře. Naprostá většina zkušebních metod umístěných v laboratořích rekonstruovaného objektu vyžaduje účinné odsávání a tím i přívod upraveného vzduchu do jednotlivých laboratoří. Rozsáhlý vzduchotechnický systém je i energeticky náročný. Dosavadní elektrická přípojka, původně určená jen pro základní školu, nemohla pokrýt nárůst odběru areálu FBI. Proto byla jako samostatná akce realizována i stavba nové trafostanice 10 kV/400 V. Stavební povolení na rekonstrukci pavilonu C bylo vydáno v listopadu 2005. Výběrovými řízeními byly vybráni hlavní dodavatelé. Dodavatelem stavebních prací se stala firma SKANSKA CZ a.s., dodavatelem interiérů specielních laboratoří byla vybrána firma MERCI, s.r.o., interiéru posluchárny, dřevěného a kovového nábytku firma ZK Design, a.s. a dodavatelem audiovizuální techniky firma MANTA, s.r.o. Po přípravných pracích započala v květnu 2006 hlavní část rekonstrukce. Bourací práce, které pobíhaly na počátku rekonstrukce, vyžadovaly přes opatření pro omezení hlučnosti značné pochopení nejen ze strany studentů a pracovníků fakulty, ale i obyvatel sousední bytové zástavby. Po dokončení přístavby 3. NP postupně přešly práce do interiéru budovy a rekonstrukce byla dokončena na jaře 2007. Dne 28. 5. 2007 bylo zahájeno přejímací řízení I. etapy rekonstrukce FBI. Plný provoz v rekonstruovaném pavilonu „C“ bude zahájen od zimního semestru akademického roku 2007/2008. Realizací I. etapy rekonstrukce FBI je uskutečněn první krok pro přechod původního areálu Základní školy, který byl vybudován před více než 30 lety, do areálu odpovídajícímu prostorovému a technické zajištění provozu Fakulty bezpečnostního inženýrství VŠB – Technické univerzity Ostrava. V současné době probíhá projektová příprava II. etapy rekonstrukce areálu – rekonstrukce pavilonu „D“. Rozvoj fakulty však neprobíhal jen v oblasti výuky a oblasti materielně-technické. Za uplynulých 5 let fakulta navázala úzkou spolupráci s řadou univerzit, výzkumných ústavů a dalších pracovišť jak v rámci ČR tak i v zahraničí. Podepsány jsou například dohody o spolupráci s Ústavem termomechaniky AV ČR, Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, úspěšně se rozvíjí spolupráce se Státním úřadem pro jadernou bezpečnost, Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany, Institutem ochrany obyvatelstva,

91

Výzkumným ústavem bezpečnosti práce, výzkumným ústavem VVUÚ Ostrava-Radvanice, a.s., úzká je spolupráce s Ministerstvem životního prostředí, Ministerstvem vnitra – generálním ředitelstvím HZS ČR apod. Z tuzemských spolupracujících univerzit je možné jmenovat např. TU Liberec, Univerzitu Pardubice, Ostravskou univerzitu, ČVUT Praha, Policejní akademii ČR, Univerzitu obrany ČR a další, ze zahraničních pak zejména Žilinskou univerzitu v Žilině, Technickou univerzitu v Košicích, Technickou univerzitu Zvolen, z Francie pak např. univerzity Ecole des Mines Douie, Ecole des Mines Ales, Université des Sciences et Technologies de Lille, z Německa univerzity ve Frankfurtu nad Mohanem, Magdeburgu, Wuppertalu a Mnichově, v Srbsku Univerzitu Niš. V roce 2006 byla podepsána dohoda o spolupráci i s University of Southern California, USA, kde je současně Centrum excelence v oblasti bezpečnosti. Seznam spolupracujících institucí, organizací a univerzit není konečný, FBI spolupracuje ve specifických oblastech souvisejících s bezpečností i s řadou dalších.

doc. Dr. Ing. Aleš Dudáček děkan Fakulty bezpečnostního inženýrství

92

VŠB – TECHNICAL UNIVERSITY OF OSTRAVA CONTENTS: Kateřina BLAŽKOVÁ Emergency Preparedness Exercises Associated with Hazardous Material Releases .................................................................................................................................1

Dana CHUDOVÁ, Kateřina BLAŽKOVÁ Transport Dangerous Substances in Emergency Planning ...............................................…9

Petr KUČERA, Tomáš PAVLÍK New Trends in Development of Evacuation Models...........................................................15

Ivo MILATA, Zdeněk DVOŘÁK, Lenka ROŠTEKOVÁ The Utilization of Queueing Theory in Reaching high-level Occupational Safety in Transport Infrastructure........................................................................................27

Vladimír PITSCHMANN, Zbyněk KOBLIHA, Emil HALÁMEK Detector Tube for Determination of Formaldehyde in Air..................................................37

Dana PROCHÁZKOVÁ A Summary of Results of Information Search directed Towards Infrastructure Protection ......................................................................................................45

MIROSLAV SUŠKO Forms and Sources of Nuclear Menace ...............................................................................63

Pavel ŠENOVSKÝ Statistics of Accidents in Industrial Zones in Years 1997 – 2004 .......................................73 Jiří ŠVEC Point and non-point Sources of Physical Fields ..................................................................81

Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava

řada bezpečnostní inženýrství, č. 2 – 2007 Vydala Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Vytiskl Ediční středisko, VŠB – TU Ostrava 17. listopadu 15 708 33 Ostrava – Poruba publikace č. 1 – 2007 / FBI náklad: 100ks Odpovědný redaktor: doc. RNDr. Jiří Švec, CSc. Vydání I Za obsah článků odpovídají jednotliví autoři

ISBN 978-80-248-1552-7 ISSN 1801 - 1764