氢安全
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1.5.6 伤害和损失模型

概率模型用于确定某一暴露的伤害或死亡概率。该概率模型是一种预测因子的线性组合,这种预测因子建立了与正常分布相关的逆累积分布函数模型。死亡的概率计算由公式(1-81)给出,它是在概率模型(Y)建立的值的基础上评估正态累积分布函数ϕ。下面讨论热和超压效应的不同概率模型。

 (1-81)

①热伤害 热辐射引起的伤害水平是热通量强度和暴露持续时间的函数。辐射热通量的危害通常用热剂量单位来表示,根据公式(1-82),热剂量单位综合体现了热通量强度和暴露时间。

 (1-82)

式中 I——热辐射通量,W/m2

 t——暴露时间,s。

表1-11列出了典型的死亡率模型。将表1-11的死亡率模型代入方程(1-81)可求得死亡概率。在氢风险评估中,LaChance等[30]推荐使用Eisenberg和Tsao&Perry模型。

表1-11 死亡率模型

结构和设备也会因为暴露于辐射热通量下而损坏。一些对结构和部件损伤的典型的热流值与曝光时间是由LaChance等[30]提供的。然而,结构和部件损伤所需要的曝光时间长(>30min),既然人员能够在重要结构损伤发生前撤离,氢火灾对结构和部件的热辐射影响通常显得不重要。

②超压伤害 目前国际上有几个概率模型可以预测爆炸超压的伤害。这些模型一般区分压力的直接效应和间接效应。压力的显著增加会导致敏感器官损伤,如肺、耳朵等。间接效应包括由超压产生的碎片、结构的坍塌和热辐射(蒸气云爆炸产生的火球热辐射)。大的爆炸也会冲击人与结构碰撞或使人剧烈运动而造成伤害。表1-12提供了超压影响的概率模型。

表1-12 超压导致死亡的概率模型

注:ps是超压峰值,Pa;i是冲击波比冲,Pa•s。

LaChance等[30]推荐使用TNO概率模型,并建议超压的间接影响代表了人们最为关注的问题。引起致命肺损伤需要的超压值明显高于把人扔向障碍物或使用子弹穿透皮肤的值。此外,在结构中的人比起肺损伤更可能死于设施坍塌。为此,通常采用TNO概率模型分析结构倒塌。