METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DE RISCOS DE INSTALAÇÕES NUCLEARES. Vanderley de Vasconcelos(*), Murillo Senne Jr.(*), Elizabete Jordão(**)

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1 METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DE RISCOS DE INSTALAÇÕES NUCLEARES Vanderley de Vasconcelos(*), Murillo Senne Jr.(*), Elizabete Jordão(**) (*) Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN/CNEN Caixa Postal CEP , Belo Horizonte, MG - Brasil (**) Faculdade de Engenharia Química - FEQ - UNICAMP Caixa Postal CEP , Campinas, SP - Brasil RESUMO Tanto as normas para de uso geral em licenciamento de instalações nucleares quanto as específicas requerem que seja realizada uma avaliação de risco dentro do processo de licenciamento. A avaliação de risco é realizada através da avaliação tanto da probabilidade de ocorrência de acidentes quanto de suas conseqüências. Este processo é complexo, pela grande quantidade de eventos perigosos potenciais em instalações nucleares, dificultando a definição do cenário do acidente. Existe grande quantidade de técnicas disponíveis para identificar os acidentes possíveis, estimar suas probabilidades e calcular suas conseqüências. Neste trabalho é apresentada uma metodologia desenvolvida para sistematizar o processo de avaliação de risco, orientando as diversas fases de realização deste processo. Keywords: risk analysis, methodology, nuclear facilities I. INTRODUÇÃO Tanto as normas de aplicação geral, da Comissão Nacional de Energia Nuclear CNEN, por exemplo, a relativa ao licenciamento de instalações nucleares - CNEN- NE-1.04, quanto específicas, como o formato padrão para fábricas de elemento combustível - CNEN-NE-1.09, requerem que seja realizada uma análise de risco dentro do seu processo de licenciamento. A norma CNEN-NE-1.04 estabelece que o requerente deve apresentar no Relatório Final de Análise de Segurança - RFAS uma análise final e avaliação do projeto, como construído, e comportamento de itens, com a finalidade de avaliar o risco para a saúde e para a segurança da população, resultante da operação da instalação. A seção de análise de acidentes da norma CNEN-NE-1.09 estabelece que devem ser analisados os acidentes industriais que possam comprometer os trabalhadores. A avaliação de riscos em instalações nucleares é realizada através da avaliação tanto da probabilidade de ocorrência dos acidentes, quanto de suas conseqüências. Este processo é complexo, principalmente devido à dificuldade de definição dos acidentes a serem considerados. A grande quantidade de eventos possíveis nestas instalações, bem como de técnicas para identificação dos riscos, avaliação de probabilidade de ocorrência e de conseqüências, aumentam a complexidade do problema. Podem ocorrer diferentes tipos de eventos que levam à liberação de materiais radioativos, provocam exposições à radiação, incêndios, explosões, etc. Para auxiliar na identificação dos riscos específicos para a instalação, podem ser utilizadas várias técnicas, tais como, Checklist, What-if, What-if/Checklist, Análise de Operabilidade e s HAZOP, Análise de Modos de Falhas e Efeitos AMFE e Análise de Árvore de Falhas AAF, apenas para citar alguns exemplos. Além disto, existem à disposição muitos modelos matemáticos e computacionais para estimativa das conseqüências de cada um dos eventos identificados, os quais devem ser selecionados criteriosamente. Neste trabalho, propõe-se uma metodologia que visa facilitar o processo de seleção e de avaliação dos riscos em instalações nucleares, a qual se baseia, principalmente, na técnica de árvore de decisão. Com base nas informações existentes para a instalação que está sendo analisada, a metodologia apresenta as opções de técnicas disponíveis, permitindo ao usuário a identificação e utilização daquelas mais adequadas para o caso em análise. Apresentam-se também os programas de computador e os modelos mais usados para facilitar as avaliações [1,2]. II. CONCEITOS DE AVALIAÇÃO DE RISCO Perigo pode ser definido como uma situação que prenuncia um acontecimento que pode causar um mal (um acidente). Desta forma, perigo pode ser entendido como algo iminente e risco como algo potencial. De uma maneira um pouco mais formal, pode ser definido através do produto da probabilidade de ocorrência de um evento, dentro de um período de tempo, pela conseqüência deste evento aos indivíduos do público, trabalhadores, propriedades privada ou meio ambiente [3,4].

2 Incidentes típicos em instalações nucleares envolvem, normalmente, fogo, e liberação de materiais tóxicos ou radioativos para o ambiente. Fogo Consiste na oxidação rápida entre um combustível e um comburente (normalmente o oxigênio do ar). O fogo em uma indústria química é caracterizado normalmente por chamas com grande volume e muita fumaça. As chamas podem produzir queimaduras através da radiação térmica, normalmente dentro da instalação, e a fumaça pode ser tóxica ou asfixiante. Os danos causados dependem dos produtos envolvidos no incêndio, da distância das pessoas do local de incêndio e do tempo de exposição. Explosão A é uma reação produzida em alta velocidade com uma expansão violenta de gases. O efeito principal da é a onda de choque que pode até destruir estruturas, equipamentos e componentes próximos. Outros efeitos causados pela são a projeção de mísseis e, no caso de envolvimento de produtos tóxicos sólidos, nuvens de particulado com um percentual em suspensão desses produtos. Liberações tóxicas Liberação tóxica é a liberação acidental de produtos tóxicos do seu sistema de contenção ou de transporte. No caso de gases e vapores, o efeito principal é decorrente da nuvem tóxica, e as conseqüências dependerão das características do produto, das condições meteorológicas e da topografia do terreno. Os acidentes citados podem ocorrer de diferentes formas, dependendo, por exemplo, do tipo de material, sua forma de armazenamento e condições de liberação, sendo a cada uma aplicado um modelo de cálculo específico. Por exemplo: - para acidentes envolvendo fogo tem-se modelos para cálculo de bola de fogo ( fireball ), jato de fogo ( jet fire ), incêndio em poças ( pool fire ), radiação térmica, etc., - para acidentes envolvendo explosões tem-se modelos para cálculo de geração de mísseis, de explosões confinadas, da sobrepressão, BLEVE ( boiling liquid expanding vapor explosion ), de de nuvens de vapor ( VCE vapor cloud explosion ), de nuvens de vapor nãoconfinada ( UVCE unconfined vapor cloud explosion ), etc. - para acidentes envolvendo liberação tóxicas tem-se modelo para cálculo de difusão atmosférica, de dispersão de gás pesado, de dispersão de gás leve, de elevação de pluma, de liberação líquida, de liberação gasosa, de conseqüência de liberação de material radioativo, etc. III. TÉCNICAS PARA IDENTIFICAÇÃO DE RISCO Para auxiliar na identificação dos riscos inúmeras técnicas podem ser utilizadas [3,4]: Análise Preliminar de Perigos (APP) A Análise Preliminar de Perigos, também conhecida como Análise Preliminar de s (APR) é uma técnica de avaliação qualitativa. Normalmente é a primeira técnica aplicada durante a análise de riscos de sistemas em fase de concepção ou projeto, principalmente quando do uso de novas tecnologias ou processos que carecem de maiores informações sobre seus riscos. What-if (WI) What-if é uma técnica de avaliação qualitativa que examina ordenadamente as respostas do sistema frente a falhas de equipamentos, erros humanos e condições anormais do processo. Para aplicação desta técnica é necessária a constituição de uma equipe com conhecimentos básicos sobre o processo analisado e sobre sua operação. Esta equipe deverá responder a questões do tipo "O que... se...?" (por exemplo, "O que ocorreria se a válvula de alívio não abrisse na pressão especificada?") na tentativa de identificar os riscos potenciais presentes Lista de Verificação ( checklist ) O checklist, técnica de avaliação qualitativa, é comumente utilizado para identificar os riscos associados a um processo e para assegurar a concordância entre as atividades desenvolvidas e procedimentos operacionais padronizados. Através desta técnica, diversos aspectos do sistema são analisados por comparação com uma lista de itens pré-estabelecidos, criada com base em processos similares, na tentativa de descobrir e documentar as possíveis deficiências do sistema. What-if/Checklist (WIC) Como o nome indica, esta técnica de avaliação qualitativa une as características das técnicas What-if e checklist, combinando o brainstorming gerado pela primeira com a característica sistemática apresentada pela segunda, resultando, desta forma, em uma análise mais detalhada e completa do sistema. Técnica de Incidentes Críticos (TIC) Esta técnica busca identificar os riscos de um sistema através da análise do histórico de incidentes críticos ocorridos, os quais são levantados por intermédio de entrevistas com as pessoas que possuem uma boa experiência sobre o processo em análise. Análise de Modos de Falha e Efeitos (AMFE) A Análise de Modos de Falha e Efeitos envolve um estudo detalhado e sistemático das falhas de componentes ou sistemas. Nesta análise, que pode ser tanto qualitativa quanto quantitativa, os modos de falhas de cada componente do sistema são identificados e os efeitos destas falhas no sistema são avaliados. São, então, propostas medidas de eliminação, mitigação ou controle das causas e conseqüências destas falhas. Análise de Árvore de Falhas (AAF) A Análise de Árvore de Falhas é uma técnica que pode ser aplicada para obtenção de resultados tanto qualitativos quanto quantitativos. É uma metodologia de raciocínio dedutivo que parte de um evento, uma falha específica de um sistema, denominado evento topo, e busca determinar as relações lógicas de falhas de componentes e erros humanos que possam gerar este evento. A análise é realizada através da construção de uma árvore lógica, partindo do evento topo para as falhas básicas. Análise de Árvore de Eventos (AAE) Nesta análise, que pode ser tanto qualitativa quanto quantitativa, parte-se de um evento básico, resultante de uma falha específica de um equipamento ou erro humano,

3 denominado evento inicial, para determinar um ou mais estados subseqüentes de falha possíveis. Desta forma, a AAE considera a ação a ser tomada pelo operador ou a resposta do processo para o evento inicial. Como a AAF, aqui também é desenvolvida uma árvore, partindo-se do evento inicial, com a finalidade de quantificar as probabilidades de falha do sistema e identificar as seqüências de acidentes. Estudo de Operabilidade e s Hazard and Operability Studies (HazOp) Através do HazOp, sistematicamente se identificam os caminhos pelos quais os equipamentos do processo podem falhar ou serem inadequadamente operados. A técnica deve ser implantada por uma equipe multidisciplinar. É sistematizada pela aplicação de palavras específicas - palavras-guia - a cada variável do processo, gerando os desvios dos padrões operacionais, os quais são analisados em relação às suas causas e conseqüências. IV. METODOLOGIA PROPOSTA PARA AVALIAÇÃO DE RISCOS A metodologia proposta para avaliação do risco envolve um procedimento sistemático para a avaliação da probabilidade e das conseqüências do evento que está sendo considerado, com vistas à sua classificação e priorização diante dos demais riscos existentes [1,2,4]. A avaliação do risco deve se iniciar pelo preenchimento da planilha simplificada mostrada na Tabela 1. Para preenchimento da Coluna 1 - Instalação, Área ou Sistema, deve ser respondida a seguinte questão: Será avaliado o risco de qual instalação, área ou sistema? Devese iniciar pelos riscos mais comuns e que são considerados significativos à luz das informações disponíveis. Para preenchimento da Coluna 2 Descrição das Operações, deve ser respondida a seguinte questão: Quais operações são realizadas na instalação, área ou sistema? Nesta coluna devem ser relacionadas as operações genéricas que serão objeto de avaliação de risco, tais como, fabricação, purificação, armazenamento, transporte, manutenção, reparo, produção e serviços. Para preenchimento da Coluna 3 Perigo, deve ser respondida a seguinte questão: Quais perigos estão envolvidos nas operações listadas na Coluna 2? Nesta coluna devem ser listadas as substâncias ou formas de energia responsáveis pelo risco de acidentes. Devem ser listadas as quantidades envolvidas e demais informações pertinentes para uma estimativa dos riscos envolvidos, por exemplo, condições de armazenamento de um gás e limite de toxicidade de um gás tóxico. Para preenchimento da Coluna 4 Tipo do Acidente, deve ser respondida a seguinte questão: Que tipo de acidente pode ser provocado pelo perigo ou situação de risco da coluna 3, ou combinação delas? Nesta coluna devem ser listados acidentes tais como, deslizamentos de terra, inundações, incêndios explosões, liberações de substâncias tóxicas ou colisões. A árvore de decisão na Fig. 1 mostra um exemplo de orientação na seleção do tipo de acidente a ser considerado em uma análise. Para preenchimento da Coluna 5 Pessoas, Meio Ambiente ou Propriedade sob Ameaça, deve ser respondida a seguinte questão: Que pessoas, meio ambiente ou propriedades estão sob ameaça pelos riscos identificados e o quanto eles são vulneráveis? Se os perigos não são significativos, a instalação, área ou sistema deve ser eliminada da coluna 1. Para preenchimento da Coluna 6 Avaliação das Conseqüências, devem ser respondidas a seguintes questões: Como podem ser afetadas as pessoas, o meio ambiente e a propriedade? Quais são as conseqüências? Quais as áreas afetadas? Podem ser necessários modelos algébricos ou computacionais para realizar estas estimativas. A Fig. 1 ilustra, também, a seleção do modelo adequado para avaliação da conseqüência. Devem ser registradas as conseqüências mais sérias, como, por exemplo, aquelas relacionadas a incêndio,, liberação de materiais tóxicos, danos a sistemas de tratamento de água e vegetação. Para preenchimento das Colunas 7, 8, 9 e 10 Classificação das Conseqüências, devem ser respondidas as seguintes questões: Quais as conseqüências para a saúde e vida das pessoas? (coluna P, valores de 1 a 5, Tabela 2). Qual o impacto sobre o meio ambiente e por quanto tempo? (coluna M, valores de 1 a 5, Tabela 3). Quais os prejuízos devidos aos danos à propriedade? (coluna Pr, valores de 1 a 5, Tabela 4). Qual a velocidade de propagação do evento? (coluna V, valores de 1 a 5, Tabela 5). Para preenchimento da Coluna 11 Probabilidade, as seguintes questões devem ser respondidas: Quais as probabilidades de ocorrência dos eventos? Como podem ocorrer? Que experiência operacional existe? Para atribuir valores de 1 a 5 da Tabela 6 podem ser necessárias estimativas utilizando as técnicas descritas no item III deste trabalho. Para preenchimento da Coluna 12 Importância, as seguintes questões deve ser respondidas: Qual a importância da instalação, área ou sistema em termos de risco? A importância depende tanto da probabilidade quanto da conseqüência e pode ser representada em uma matriz de risco como a representada na Fig. 2. A coluna 13 - Comentários, é reservada para anotações sobre o Pior caso, a estimativa da extensão do dano, planos de emergências locais, zonas de segurança, medidas corretivas propostas, etc. Os resultados da análise de risco, além da valiosa informação para priorizar a utilização dos recursos disponíveis visando a redução do risco, podem ser utilizados para uma implementação detalhada do plano e procedimentos de emergência para a instalação.

4 TABELA 1. Planilha Simplificada para Orientação da Aplicação da Metodologia Proposta para Avaliação de s Instalação, Área ou Sistema Descrição das Operações Perigo Tipo do Acidente Pessoas Meio- Ambiente ou Propriedade sob Ameaça Avaliação das Conseqüências Prob Imp Classificação das Conseqüências Comentários P M Pr V P = Pessoas Pr = Propriedade Prob = Probabilidade M = Meio Ambiente V = Velocidade de Propagação Imp = Importância TABELA 2. Conseqüências para as Pessoas (coluna 7) 1 -Pouco Importante Pequeno desconforto passageiro 2 - Limitada 3 - Grave 4 - Muito Grave 5 - Catastrófica Alguns ferimentos, desconfortos de longa duração. Alguns ferimentos graves, desconfortos sérios. 5 a 20 mortos, 20 a 100 pessoas com ferimentos graves, e até 500 pessoas evacuadas. Mais de 20 mortes, centenas de feridos graves e mais de 500 pessoas evacuadas TABELA 3. Conseqüências para o Meio Ambiente (coluna 8) 1 -Pouco Importante 2 - Limitada 3 - Grave 4 - Muito Grave 5 - Catastrófica Efeitos localizados, sem contaminação. Efeitos localizados, com uma contaminação detectada Efeitos se propagam com a contaminação. Efeitos localizados com contaminação intensa. Efeitos se propagam com contaminação muito intensa TABELA 4. Conseqüências para a Propriedade (coluna 9) 1 - Pouco Importante < 0,5 2 - Limitada 0, Grave Muito Grave Catastrófica >20 TABELA 5. Velocidade de Propagação (coluna 10) 1- Se manifesta clara 2 - Manifestação lenta 3 - Medianamente 4 - Manifestação rápida 5 - aviso Efeitos localizados e sem danos Propagação lenta e pequenos danos. Com alguma propagação e danos intermediários. Propagação rápida e com danos significativos. Propagação imediata e danos significativos. TABELA 6. Probabilidade (coluna 11) 1 - Im Menos de um em 1000 anos 2 - Muito pouco Um em 100 anos - um em 1000 anos 3 - Pouco Um em 10 anos - um em 100 anos 4 - Provável Um por ano - um em 10 anos 5 - Muito Mais do que um por ano

5 Gás liquefeito sob refrigeração "Analisar como líquido" imediata BLEVE / Bola de fogo Substância pura Gás liquefeito sob pressão retardada Com Eplosão de nuvem de vapor Incêndio de nuvem de vapor ignição Dispersão do gás, sem danos Vazamento de gás Gás pressurizado imediata retardada Com Bola de fogo / Jato de fogor Eplosão de nuvem de vapor ignição Incêndio de nuvem de vapor Dispersão do gás, sem danos Mistura de substâncias Procede-se como no ramo acima utilizando-se o calor de combustão da mistura nos modelos para análise de conseqüência Figura 1. Árvore de Decisão Mostrando um Exemplo de Orientação na Seleção do Tipo de Acidente e Modelo para Análise de suas Conseqüências

6 PROBABILIDADE A B C D E Muito 5 Moderadciaciavel Substan- Substan- Intolerá- Intolerável Provável 4 Pouco Muito pouco 3 Tolerável 2 Trivial Im 1 Trivial Tolerável Trivial Tolerável Intolerável CONSEQÜÊNCIA Limitado Grave Muito grave Pouco Importante Catastrófico Figura 2. Matriz de para Avaliar Comparativamente a Importância dos s V. CONCLUSÃO A metodologia desenvolvida pode ser bastante útil para orientar a avaliação de risco de instalações industriais complexas e que manipulam materiais perigosos, em particular, as instalações nucleares. Ela orienta, tanto a obtenção das informações sobre a instalação em particular e seus riscos associados, quanto a seleção de técnicas para avaliação da probabilidade de ocorrência de eventos indesejáveis e suas conseqüências. Apresenta, também, um critério de classificação e priorização destes acidentes baseado em uma matriz de risco. REFERÊNCIAS [1] UNITED NATIONS. United Nations Environment Programme Industry and Environment. UNEP-IE. Hazard Identification and Evaluation in a Local Comunity. United Nations Publications, Paris, France: 1994 (Technical Report N 12). [4] AMERICAN INSTITUTE OF CHEMICAL ENGINEERS. Center for Process Safety. Guidelines for chemical process quantitative risk analysis. New York, AIChE, ABSTRACT Both the licensing standards for general uses in nuclear facilities and the specific ones require a risk assessment during their licensing processes. The risk assessment is carried out through the estimation of both probability of the occurrence of the accident, and their magnitudes. This is a complex task because the great deal of potential hazardous events that can occur in nuclear facilities difficult the statement of the accident scenarios. There are also many available techniques to identify the potential accidents, estimate their probabilities, and evaluate their magnitudes. In this paper is presented a new methodology that systematizes the risk assessment process, and orders the accomplishment of their several steps. [2] COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Manual de orientação para a elaboração de estudos de análise de riscos. São Paulo: p. [3] LEES, F. P. Loss prevention in the process industries: hazard identification, assessment and control. 2.ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, v.