Учет безопасности при проектировании научных центров

Аспекты безопасности лучше всего решать на этапе проектирования здания. При размещении систем безопасности на объекте в ходе его проектирования и при учете аспектов безопасности при выборе проектных решений, рассматриваемых с точки зрения обеспечения безопасности, ставка может быть сделана не на меры операционного контроля, а на технические средства контроля. Например, обеспечение защиты персонала может быть достигнуто не при помощи средств индивидуальной защиты, а благодаря установке стационарных барьеров, препятствующих проходу людей. Другим примером этого рода может быть ограничение прохода к потенциально опасным местам при помощи систем безопасности, обеспечивающим доступ только при наличии у служащего специальной карты.

Важно продумать установку подобных мер контроля еще на этапе проектирования здания, процесса или продукта. Если это сделать в самом начале, можно определить более эффективные схемы контроля, так как проектировщик в этом случае не должен подстраиваться к уже существующей архитектуре, оборудованию и процессам. К тому же гораздо эффективнее по затратам решить задачу контроля в начале цикла разработки, чем модернизировать су-

Рис. 8.7. Благодаря продуманному проектированию, принципы программы «Предупреждение опасностей», использованные при создании центра ВМС, можно обобщить в виде одной фразы «Сделайте это, чтобы было проще обеспечить безопасность»

ществующие системы или впоследствии что-то менять в конструкции здания. Именно на этих принципах N10511 и разработал свою программу «Предупреждения опасностей благодаря проектированию» (РЮ). Хотя программа была создана намного позже проектирования ВИС, этот центр считается наглядным примером реализации на практике концепции РгО.

Проектная цель ВЫС была сформулирована в виде одного предложения — «Сделайте это, чтобы было проще обеспечить безопасность». Если проекты зданий, процессов и продуктов создаются с учетом принципов безопасности уже на самых ранних стадиях, в них можно учесть такие механизмы контроля, которые будут направлять людей к безопасному выполнению операций. И наоборот, если безопасный способ выполнения операции является неудобным и/или трудным, у людей всегда будет искушение воспользоваться другим, даже если он более опасен (рис. 8.7).

Важность учета мер безопасности еще на этапе проектирования объекта должна подкрепляться и назначением соответствующих исполнителей. В ВИС к команде пользователей был прикреплен старший инженер по безопасности, который должен быть помогать ее членам в ходе выполнения их работ. Еще на ранних этапах проектирования в штат был принят сертифицированный специалист по промышленной гигиене и профессионал в вопросах безопасности, который затем, когда начались операции, стал менеджером центра по безопасности. На инженерную службу центра была возложена обязанность еще при проектировании выбрать лучшие способы обеспечения безопасности при выполнении персоналом своих функций. Менеджер по безопасности приступил к выполнению своих обязанностей уже на первых этапах планирования и принимал активное участие на всех этапах проектирования. Он имел большой опыт в области обеспечения безопасности, а также в проектировании чистых комнат и был одним из основных членов Комитета 318 Национальной ассоциации противопожарной защиты, разработавшего стандарт противопожарной безопасности для чистых комнат производственных предприятий. И наконец, серьезную техническую поддержку оказывали преподаватели, которые должны были работать в этом центре.

Реализация проекта ВИС осуществлялась на основе следующих принципов. Во-первых, на первых стадиях проектирования объекта проектировщики определили «потенциалы» угроз для безопасности. Для этого необходимо было провести всестороннюю оценку опасностей зданий, процессов, сырья, готовой продукции и побочных продуктов, а затем по мере получения дополнительной информации уточнять сделанные оценки. Документ с оценкой рисков был «живым»: в процессе проектирования он постоянно обновлялся.

В качестве примера оценки опасности можно привести установку лазера класса ЗВ для системы лазерного осаждения. В этом лазере используется газообразный фтор, который периодически следует менять; для функционирования лазера требуется высоковольтный источник питания, а когда система открывается для технического обслуживания, возникают опасные уровни освещенности. После идентификации каждого из этих опасных потенциалов все они были учтены при проектировании. Опасность газообразного фтора была ослаблена благодаря применению концентрических труб и герметизирующего чехла, а также тщательному мониторингу. Опасности, связанные с высоким напряжением, были ослаблены за счет размещения в лаборатории соответствующих элементов блокировки и знаков предупреждения, а лазерная опасность была смягчена установкой элементов контроля состояния дверей и их блокировки, знаков предупреждения и наличием мест для хранения лазерных очков на входе в лабораторию.

Процесс идентификации опасностей предполагает привлечение к нему междисциплинарных команд, работающих сообща. Большой вклад в решение поставленных задач вносят преподаватели, служащие и обслуживающий персонал, а также другие службы, в частности административно-хозяйственная. Руководителями таких команд являются, как правило, профессионалы в области безопасности, которые стараются получить нужную информацию от членов разных групп и обобщить ее в удобном для работы формате.

Каждый выявленный случай становится возможностью для разработки технических средств контроля, предназначенных для снижения риска. В зависимости от сложности конструктивного решения затраты на обеспечение безопасности варьировались от небольших до сравнительно крупных сумм, которые потребовались для установки таких дорогих систем, как блокировка створок, отключающая лазер при открытии створок. Однако из-за наличия многочисленных технических средств контроля трудно представить затраты на эти цели в обобщенном виде.

Следует избегать мер процедурного контроля. Их следует рассматривать лишь как «последнее средство», к которому приходится прибегать только в том случае, если на объекте, в процессе или продукте нельзя установить технические средства контроля. Примером использования средств индивидуальной защиты вместо технического контроля можно назвать установку вытяжного шкафа. Хотя в таком шкафу имеются соответствующие технические средства контроля, такие как возможность мониторинга потока выхлопных газов и физический барьер (створки), изолирование пользователей от химических веществ неполное. Чтобы налить химические вещества в лабораторный стакан, створки надо поднять, а чтобы провести какие-то действия с образцами, участвующими в реакции, пользователь должен оказаться под вытяжным шкафом. Поэтому технические средства контроля в этом случае не обеспечивают адекватной защиты пользователя, и возникает необходимость обязательного применения средств индивидуальной защиты, включающих в этом случае очки, перчатки и накидку-фартук.

Как и в отношении оценки опасности, по мере поступления новой информации и продолжения разработки технологического процесса применяемые технические средства контроля обновляются. Новая информация может появиться в результате исследования, отчет о котором опубликовали в журнале или сообщили на конференции, из-за изменения регулирующих кодексов или появления новых приемов работы. Чтобы не отставать в этой области, такую информацию нужно все время отслеживать. Эту задачу решает технический персонал, занимающийся вопросами безопасности и процессами и учитывающий происходящие изменения. По мере продолжения проектирования может появиться и дополнительная новая информация в результате анализа службой экстренной медицинской помощи (А&Е) деталей нового проекта, которые публикуются в виде подготовленной документации. Задача изучения такой информации из этого источника и соответствующее уточнение оценок опасностей также возложены на технический персонал и специалистов по безопасности. Изменения оценок опасностей всегда приводят к уточнению плана контроля.

Этим принципам следовали на протяжении всего процесса проектирования центра. Сначала был проведен тщательный анализ опасностей, а их потенциалы постоянно уточнялись. Поскольку самые высокие потенциалы имела строительная часть объекта, проектирование чистых комнат осуществлялось на основе лучших приемов при проектировании предприятий по производству полупроводников. Помимо соблюдения действующих и специально разработанных для данного случая строительных норм и правил, были использованы и те кодексы, которые не являются обязательными. Например, при создании зоны чистых комнат центра ВМС применили стандарт 318 Национальной ассоциации противопожарной защиты для обеспечения безопасности на предприятиях по производству полупроводников. Хотя этот стандарт не является обязательным для исследовательских объектов, он привязан к тем приемам работы с материалами, с которыми проводятся исследования в центре. Поэтому при разработке данного строительного объекта эти приемы получили всеобщую поддержку. Лучшие способы также были заимствованы и у Международного сообщества производителей оборудования и материалов для полупроводниковой промышленности (8ЕМ1), а также из документов Ассоциации безопасности здоровья и окружающей среды на полупроводниковых производствах (8Е8НА).

При проектировании биологической части центра были использованы лучшие приемы фармацевтической отрасли, такие как отделение бактериальных лабораторий от лабораторий, занимающихся клеточными культурами. На входе и выходе лабораторий BSL-2+ были размещены сенсорные устройства для мытья рук. В конструкции помещений были предусмотрены установки ультрафиолетовой обработки светом для дезинфекции и блокировка дверей и оконных штор. На всех местах, предусмотренных для работ с биологически опасными веществами, установлены вытяжные шкафы.

Всемирно известная фармацевтическая компания изучила проектную документацию и предложила свои способы обеспечения безопасности при выполнении работ в биочистых комнатах центра. В биологических лабораториях применяют стандарты CDC, вроде BMBL, упоминавшегося выше, а для минимизации рисков используют разработанные технические средства контроля.

На момент проектирования центра наставление Национального института по обеспечению безопасности и охране здоровья (NIOSH) по использованию наноматериалов еще не было опубликовано, и поэтому им нельзя было воспользоваться. Сегодня оно стало бы основным документом.

И наконец, укажем на то, что центр был спроектирован в полном соответствии с требованиями обеспечения безопасности и защиты окружающей среды, практикуемыми в Университете Пардью. В частности, по инициативе Управления радиоэкологией и охраной окружающей среды (REM), одной из организаций этого университета, занимающейся вопросами промышленной безопасности, охраны труда и окружающей среды, была начата новая программа сертификации’ университетских лабораторий. Принципы этой программы были учтены при создании BNC.

В ходе проектирования были проанализированы пять основных областей общего контроля за зданием. В строительном проекте были предусмотрены пути аварийного выхода для быстрой и удобной эвакуации из опасных зон. Планы этих маршрутов были дополнены планом сбора эвакуированного персонала в защищенных внутренних помещениях. Все планы были разработаны на примере наихудшего сценария, например эвакуации персонала в 3 часа ночи во время суровой зимы в Индиане. Для чистых комнат была разработана система доступа в них при помощи вставляемой при входе и вынимаемой при выходе магнитной ключ-карты, благодаря которой персонал аварийно-спасательной службы может легко определить, остался ли в чистом помещении при эвакуации кто-либо из служащих, так как ситуация, когда человек остался внутри, может потребовать дополнительных действий по спасению (рис. 8.8).

Системы аварийной сигнализации спроектированы таким образом, чтобы при их срабатывании были понятны конкретные действия при любой чрезвычайной ситуации. Для этого использованы голосовые сообщения с записанным заранее текстом: с учетом особенностей ситуации громко, четко и доступным языком объясняется, что следует делать в данный момент. Например, при срабатывании сигнализации, вызванной выделением опасного газа, включаются

?⁵ Эта программа первоначально называлась «компенсационной», но потом была переименована в «сертификационную». Она предусматривает оценку инженерного и процедурного контроля, а также аудита на соответствие заявляемым приемам. Даже после получения сертификата его необходимо подтверждать ежегодно.

Рис. 8.8. Пять основных областей контроля за функционированием здания

устройства подачи звукового сигнала и стробоскопические источники света, сопровождаемые голосовым сообщением: «Система мониторинга токсичных газов обнаружила утечку. Пожалуйста, немедленно покиньте здание».

Такое голосовое сообщение заставляет человека, находящегося в здании, реагировать на чрезвычайную ситуацию. При этом решается еще одна задача — предупреждение ухудшения чрезвычайной ситуации, что бывает, к примеру, когда при сигнализации, предупреждающей о торнадо, люди выскакивают из здания и оказываются в менее безопасном месте, чем в самом здании. В центре В1ЧС сигнал тревоги о торнадо сопровождается голосовым сообщением, инструктирующим людей переходить в защищенные помещения, которые имеются внутри здания. Обратите внимание, что необходимо учитывать и потенциал природных бедствий, возможных в той местности, где ведется строительство. Так как ВИС располагается на Среднем Западе, здесь серьезную проблему могут вызвать смерчи, чего нельзя сказать о землетрясениях. Поэтому планы строительства и мер, предпринимаемых в чрезвычайных ситуациях, должны составляться с учетом местных факторов.

Чрезвычайные ситуации часто определяет персонал, работающий на объекте, а не персонал, проходивший специальную подготовку. Чтобы свести к минимуму риски и сократить время реакции на чрезвычайные ситуации, по всему центру установлены пульты предупреждения об аварийной ситуации. Включение этих пультов блокирует поступление опасных газов в здание и дает сигнал об эвакуации людей.

Основным элементом является система безопасности здания. Как уже упоминалось выше, ВЫС — общественное здание, расположенное на основной территории университетского студенческого городка. В непосредственной близости от этого центра находятся три детских объекта и жилой комплекс. Кроме того, в здание центра на экскурсию часто приходят группы детей самого разного возраста: от дошкольников до учеников старших классов, а также жители из соседних кварталов. Эти моменты заставляют обращать особое внимание на разработку системы безопасности здания и элементы ее управления, чтобы надежно поддерживать в нем безопасную среду.

Обеспечение безопасности групп посетителей достигается двумя основными путями. Во-первых, система безопасности должна быть спроектирована таким образом, чтобы эти группы всегда оставались только в тех частях здания, куда им разрешен доступ, и не посещали корпуса, где проводятся научные исследования. Во-вторых, система аварийной сигнализации такова, что при подаче сигнала тревоги все присутствующие получают информацию о конкретных действиях. Эти меры в сочетании с подготовкой гидов, сопровождающих группы и знакомящих их с планом здания, в случае необходимости помогают безопасно провести эвакуацию посетителей из центра.

Тщательный анализ потенциально опасных зон здания дополнен отбором персонала, которому необходим доступ к специальным участкам в здании. Такой подход привел к созданию многоуровневого доступа, основанного на потребности посещения конкретных участков и необходимого уровня профессиональной подготовки. Для доступа к лабораториям применяется сочетание карт с разным уровнем доступа и система выдачи ключей.

Программирование системы доступа в чистые комнаты и лаборатории также позволяет блокировать доступ людям, срок действия программы подготовки которых истек, или при введении в отношении каких-то служащих дисциплинарных мер. Набор заранее устанавливаемых условий при допуске в помещения позволяет оперативно и соответствующим образом реагировать на возникающие чрезвычайные ситуации. Например, при возникновении случаев насилия на территории студенческого городка, как это было при стрельбе в политехническом университете Виргинии, можно заблокировать свободный доступ в здание и разрешать вход в него только лицам, имеющим специальные магнитные карты. Во время эвакуаций при возникновении чрезвычайной ситуации вход через наружные двери здания осуществляется только при помощи ключей, а все карты доступа дезактивируются. В то же время все внутренние двери, открывающиеся при нормальных условиях при помощи карт, разблокируются, чтобы облегчить доступ во все помещения членам команд чрезвычайной помощи. Доступ к общественным помещениям центра ограничивается по времени, т. е. разрешается в то время, когда в них трудятся служащие центра ВЫС.

Система безопасности центра обеспечивается при помощи комбинации карт с разным уровнем доступа и выдачей ключей. Помещения широкого пользования открыты обычно в общие рабочие часы, с 7:00 до 18:00. В течение этого периода люди могут входить во внутренний дворик, в проход, из которого видны чистые комнаты, конференц-залы и комнаты отдыха. В другое время доступ в эти зоны ограничен и разрешается только тем людям, у которых имеется хотя бы какой-то уровень подготовки ВЫС. После прохождения человеком соответствующей подготовки активируется карта идентификации, выданная центром, и он может перемещаться по трем зонам здания, начиная от входных дверей. Пройдя через помещения общего пользования, можно дойти до отдела офисов, двери в которые закрыты. Эта часть не входит в систему доступа при помощи карт, и поэтому для доступа в офис необходимо получить ключ.

Для прохода в лаборатории и чистые комнаты необходим второй уровень доступа, который выдается в соответствии с уровнем подготовки, описанной выше. После соблюдения требований о получении доступа активируется карта идентификации, позволяющая ее обладателю посещать определенную зону здания. В чистой комнате постоянно работает система сканирования, проверяющая людей при входе и выходе, благодаря чему всегда известно, кто находится в этих помещениях. В лабораториях сканирование осуществляется только при входе.

Третий уровень доступа называется «все двери в любое время». Он предоставляется только инженерному и техническому персоналу и позволяет пройти к таким участкам ограниченного доступа, как платформа. Человек, который обладает таким уровнем доступа, может посещать любую лабораторию центра.

Ключи от наружных дверей здания выдаются инженерно-техническому персоналу и ряду отдельных лиц, для которых установлен такой уровень доступа. Этот уровень позволяет входить в здание при любых условиях, в том числе при отключении питания или при создании аварийной ситуации. Он также позволяет получить доступ ко всем наружным дверям, а не только к тем, которые открываются при помощи карт доступа.

В отношении внутренних дверей установлено два уровня выдачи ключей. Один позволяет получить доступ ко всем внутренним дверям, кроме офисных, другой обеспечивает проход через все двери. Первый уровень этого доступа предоставляется всем техническим сотрудникам, директору и управляющему директору. Второй получают только менеджер центра, менеджер здания и члены чрезвычайной команды.

С системой безопасности тесно связана и система подготовки персонала. Все люди, пользующиеся центром, должны пройти соответствующую подготовку, уровень которой зависит от желаемого уровня доступа. Люди, работающие только в офисах: секретари, служащие и персонал вычислительного центра, а также преподаватели, не работающие в лабораториях, проходят краткосрочные курсы подготовки, на которых их учат действиям при возникновении в здании чрезвычайной ситуации. После прохождения этой подготовки такие служащие могут получать ключи и находиться на участках общего пользования во внерабочие часы. Преподаватели центра и их студенты, которые работают в лабораториях или чистых комнатах, проходят более серьезную подготовку. Студенты, постдоки и преподаватели, работающие в лабораториях и чистых комнатах, получают самую серьезную подготовку. Также разработаны специальные программы подготовки для работников аварийно-спасательных служб (пожарная охрана, фельдшеры скорой помощи, полиция), административно-хозяйственного персонала, инженерно-технического персонала и других аналогичных групп, учитывающие особенности их работы. В любом случае уровень доступа зависит от пройденной программы обучения.

Рис. 8.9. Схема обучения в ВЫС. Подгруппы курсов выделены на основе анализа видов подготовки, необходимой различным группам при работе в центре

Для разработки плана подготовки персонала ВИС был составлен список категорий обучения людей, начиная с тех, кто будет просто находиться в центре, и заканчивая теми, кто будет заниматься проектированием установки оборудования. После составления подробного списка были проанализированы различные группы сотрудников с точки зрения сходства их потребностей, чтобы свести к минимуму число курсов подготовки, которые потребуется разработать и затем преподавать. Кроме того, была определена иерархия курсов, чтобы не допустить дублирования материалов при обучении конкретной группы. Это проявилось в виде набора исходных требований, которым должен соответствовать обучаемый, чтобы пройти более углубленный курс подготовки. В конечном счете это привело к разработке нескольких независимых учебных курсов для специализированных групп и множеству последовательно изучаемых курсов для других групп пользователей. Пользователи проходят курсы в зависимости от предметов, которые указаны в матрице, показывающей, как они будут пользоваться возможностями центра (рис. 8.9).

Помимо уже указанных курсов могут потребоваться и другие: все зависит от специализации лабораторий. К числу таких специализированных курсов могут относиться обеспечение безопасности при работе с лазерной техникой, обеспечение безопасности при работе с рентгеновской техникой и обеспечение биобезопасности первого и второго уровней. Для предотвращения дублирования курсов в матрицу подготовки были включены специализированные программы, преподаваемые в университете.

Рис. 8.10. Организационная структура операционной группы ВЫС. Важность безопасности обеспечивается отношениями подчиненности и требуемой численностью персонала

После того как пользователь завершает общую подготовку, необходимую для доступа, он может запланировать подготовку по работе со специальным оборудованием. Этот тренинг проводит инженер, отвечающий за оборудование. В ходе этой части подготовки пользователь изучает правила техники безопасности и все операционные аспекты, связанные с использованием оборудования. В зависимости от сложности оборудования, это обучение может продолжаться от одного часа до нескольких дней.

Выше уже говорилось о важности не только обеспечения безопасности конструкции, но и профессиональной подготовки персонала. Этот факт необходимо учитывать на этапах проектирования и строительства здания, а также в процессе его эксплуатации. Таким образом, данное направление является приоритетным. В ВЫС эта задача решается операционным делением на три части: безопасность, инфраструктура, процесс и оборудование. За каждое из этих трех направлений отвечает менеджер старшего уровня, обладающий достаточным опытом и практическими навыками, который руководит работой подчиненных ему инженеров и обслуживающего персонала своих групп. Организационная структура технического персонала показана на рис. 8.10.

Общая ответственность за обеспечение безопасности в центре в целом возложена на менеджера по безопасности, но каждый служащий центра также имеет свои обязанности по безопасности. Помимо того что эти обязанности включены в должностную инструкцию, в которой описывается сущность выполняемой работы, каждый человек, работающий в центре, ежегодно проходит проверку по соблюдению безопасности, что учитывается в его общем послужном списке. Серьезное отношение к вопросам безопасности наглядно свидетельствует о том, что это направление деятельности является в центре одним из приоритетных.

Степень ответственности служащих за безопасность устанавливается, помимо прочего, и в зависимости от их технического опыта. Инженер, работающий с вакуумными системами, имеет более 20 лет опыта работы с промышленными газами и поэтому координирует решение всех вопросов, связанных с газовой безопасностью. У инженера, отвечающего за эпитаксиальные системы, хорошая компьютерная подготовка, и он принимал участие в мониторинге токсичных газов. Это лишь два примера совместной ответственности служащих за вопросы безопасности.

В Центре нанотехнологий Бирк работают с рядом опасных материалов, которые из-за их технологических характеристик могут создавать разные физические опасности. Ослаблением стандартных опасностей в здании занимались архитекторы, имеющие достаточный опыт в этой области, а ответственность за более специализированные опасности возложена на другие группы рабочих. В общей схеме эти опасности разделены на три основные категории: химические, биологические и физические. В схеме они указываются с учетом их отношения к жизненному циклу продукта: исходные материалы, продукты, побочные продукты и промышленные отходы. По материалам из химической категории также указывается их состояние: твердое, жидкое или газообразное. Общая схема указанных трех категорий опасности приведена ниже (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Категории опасных материалов в В1ЧС. Каждый из отмеченных материалов может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии

Особый интерес представляют исходные материалы, находящиеся в газообразном состоянии. Их классификация варьируется от пирофорных/взрывоопас- ных газов до простых удушающих веществ, причем работа с каждой категорией требует своих мер предосторожности. Самые опасные газы — пирофорные и взрывоопасные, например силан. Почти так же опасен и герман (ОеНЦ), очень токсичный и пирофорный газ. При выполнении работ используются три горючих газа: водород, дихлорсилан и метан. И наконец, значительную потенциальную опасность представляют несколько очень токсичных газов, таких как арсин.

В отношении степени опасности наноматериалов специалисты пока не пришли к общему мнению, но принято решение при обращении с ними исходить из консервативного подхода. Наноматериалы, с которыми работают в ВЫС, находятся либо в связанном состоянии в поверхностных слоях, либо в жидких растворах. Хотя это в значительной степени снижает потенциал ингаляционного воздействия, все равно применяются технические средства контроля. В качестве первичного инженерного контроля устанавливаются физические барьеры и вентиляция, чтобы отделить наноматериалы от общей среды лаборатории. Все работы с этими материалами выполняются в стерильной камере с перчатками или в вытяжном шкафу, выход из которого идет за пределы лаборатории. Кроме того, в лабораториях используется вариант «одного прохода» воздуха: выводимый из лаборатории воздух никогда не используется в ней повторно.

Для дальнейшего снижения рисков люди, работающие в лаборатории, где производят или хранят наноматериалы, надевают респираторы, подбором которых занимается служба безопасности. В этих лабораториях люди также работают в перчатках, а те из них, кто пользуются вытяжными шкафами (в отличие от стерильной камеры с перчатками), должны пользоваться и другими средствами индивидуальной защиты: фартуками-накидками и защитными очками для работы с кислотой, специальной лабораторной одеждой и защитными очками для работы с растворителями.