О новых проектах реакторных установок ввэр на современном этапе развития атомной энергетики

Вид материала

Документы

Содержание 6 Особенности реализации концепции глубокоэшелонированной защиты на современном этапе

Подобный материал:

• Тепловыделяющие элементы ввэр-1000, изготовляемые на ОАО «мсз», 81.15kb.
• Географические аспекты развития атомной энергетики в беларуси лопух П. С., Озем, 506.26kb.
• «Из истории развития атомной и водородной энергетики» Учитель физики моу «Каширская, 50.03kb.
• Влияние атомной энергетики на жизнедеятельность человека и окружающую среду, 104.1kb.
• Интеграционные процессы развития высшей школы на современном этапе, 89.15kb.
• Проблемы ядерной энергетики (Ядерная энергетика и вопросы безопасности; проблемы развития, 43kb.
• 136. Путин В. В. Развитие атомной энергетики и атомного энергетического комплекса, 917.92kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины "парогазовые установки и перспективы развития, 115.93kb.
• Проблемы развития атомной энергетики по курсу «Социально-экономическая география зарубежных, 381.83kb.
• Нетрадиционные возобновимые источники энергии, 518.16kb.

6 Особенности реализации концепции глубокоэшелонированной защиты на современном этапе

Главный принцип концепции глубокоэшелонированной защиты, заключающийся в приоритетном предотвращении неблагоприятных событий, а если это событие не удалось предотвратить, то в смягчении последствий этих событий, реализуется за счет технических и организационных мер, которые регламентируются нормативными документами для каждого из пяти уровней глубокоэшелонированной защиты

При этом важную роль играют системы важные для безопасности:

• оборудование и системы нормальной эксплуатации;
  
• системы безопасности;
  
• системы и технические средства управления запроектными авариями.
  

С помощью этих систем должно быть обеспечено выполнение основных функций безопасности, таких как:

• контроль и управление ядерной реакцией;
  
• отвод тепла от реактора;
  
• удержание радиоактивных веществ в установленных границах.
  

Для достижения целей надежности выполнения функций безопасности применяются следующие принципы:

• резервирования;
  
• независимости;
  
• разнообразия.
  

Ориентация на повышение экономической эффективности сооружения и эксплуатации АЭС при одновременном обеспечении безопасности побуждает разработчиков и заказчиков АЭС стремиться к исключению избыточных запасов в оборудовании и системах и упрощению технических решений по ним.

Для уровня 1 (предотвращение нарушений нормальной эксплуатации) и уровня 2 (предотвращение проектных аварий) ставится задача повышения надежности оборудования и систем нормальной эксплуатации в условиях улучшения эксплуатационных характеристик, повышения параметров и срока службы.

Учитывая, что улучшение эксплуатационных характеристик, повышение параметров и срока службы основного оборудования АЭС с ВВЭР достигается главным образом за счет эволюционной модернизации референтного оборудования, должен быть решен вопрос об исключении избыточных запасов с рассмотрением всех важных аспектов, определяющих надежность работы оборудования, таких как: ядерно-физические характеристики топлива, теплотехническая надежность активной зоны, механическая прочность, радиационные и физико-химические воздействия, периодичность профилактического обслуживания и капитальных ремонтов.

В настоящее время нормативными документами предписывается консервативный подход к обоснованию проекта, то есть для повышения экономической эффективности необходимо исключать избыточные запасы в рамках консервативного подхода, для чего прежде всего требуется проведение НИОКР.

Для предотвращения нарушений нормальной эксплуатации параметры работы оборудования должны поддерживаться в эксплуатационных пределах работой систем нормальной эксплуатации.

Вместе с тем, при применении надежного основного оборудования отклонение от установленных эксплуатационных пределов возможно в основном из-за отказов систем контроля и управления, и/или оборудования технологических систем нормальной эксплуатации, т.е. их надежность начинает играть существенную роль.

В этой связи принципы резервирования и разнообразия могут применяться в необходимом объеме и для этих систем, не относящихся к системам безопасности, для повышения их надежности. Тем более что на системы нормальной эксплуатации возлагается также функция предотвращения проектных аварий при отклонениях, превышающих эксплуатационные пределы.

Однако в условиях применения надежного основного оборудования РУ и АЭС целесообразно не возлагать на системы контроля и управления функцию удержания РУ и АЭС на промежуточных уровнях мощности при отказе отдельных единиц этого оборудования. Так, например, в существующих проектах ВВЭР при отказе одного или двух ГЦНА пропорционально снижается мощность РУ, что достигается работой этих систем, которые могут быть существенно упрощены, если эта функция будет снята. Это вполне реальная постановка задачи, т.к. уже в проектах РУ для АЭС 2006 поставлена задача достигнуть коэффициента готовности ГЦНА 0,99. В свое время было принято решение не удерживать РУ на частичном уровне мощности при отказе одного или двух парогенераторов в связи с увеличением их надежности, и в проектах РУ с ВВЭР-1000 были исключены задвижки на циркуляционных петлях.

Применение надежного оборудования второго контура также даст возможность упростить системы контроля и управления.

Упрощению систем контроля и управления способствуют также отрицательные обратные связи по процессам, протекающим в РУ при отклонениях параметров. За счет этих обратных связей обеспечивается внутренняя самозащищенность РУ – важное свойство в системе мер по обеспечению безопасности на всех уровнях защиты.

Для уровня 3 (предотвращение запроектных аварий системами безопасности) ставится задача исключения избыточности в системах безопасности при преодолении проектных аварий с сохранением базового принципа проектирования этих систем – принципа единичного отказа. Традиционно этот принцип реализовался при сочетании активных и пассивных систем безопасности, каждая из которых выполняла свою функцию. Вместе с тем, действующие нормативные документы (Н.Т.Д.) и требования эксплуатирующих организаций предписывают осуществлять расширенное проектирование, т.е. рассматривать запроектные аварии (ЗПА) с множественными отказами, которые могут являться следствиями отказов по общей причине. К числу таких аварий относятся аварии с отказами активных систем безопасности.

Средством защиты в таких авариях наряду с свойством внутренней самозащищенности являются пассивные системы, повышающие внутреннюю самозащищенность РУ. К ним предъявляются требования выполнять защитную функцию в течение до 72 ч без вмешательства оперативного персонала и подачи электроэнергии.

Применение пассивных систем, дает возможность уменьшить количество независимых каналов в активных системах безопасности либо исключить их полностью.

Для формирования оптимальной по составу и эффективности структуры систем безопасности в настоящее время реализуются (проект РУ В-498 и РУ ВВЭР-1200А) оптимизационные подходы при применении принципов резервирования, независимости и разнообразия, а также при выборе проектных основ и характеристик систем безопасности:

• учет общего вклада пассивных и активных систем в выполнение требуемой функции безопасности при выборе характеристик и проектных основ СБ;
  
• учет вклада всех имеющихся средств управления авариями в обеспечение выполнения детерминистических и вероятностных критериев и показателей безопасности;
  
• учет фактора взаиморезервирования предусмотренных проектом для выполнения требуемой функции безопасности СБ, участвующих в преодолении исходного события, на основе требований по диверсификации;
  
• снижение консерватизма при определении необходимой степени резервирования СБ за счет отказа от постулирования в каждой системе всех типов отказов, учитываемых в анализах безопасности;
  
• оптимизация схемных решений, исключающая одновременные зависимые от исходного события отказы СБ, отвечающих за выполнение требуемой функции безопасности, на основе анализа конкретных исходных событий;
  
• оптимизация регламента вывода в ремонт оборудования СБ, исключающая одновременный отказ целого канала СБ (в т.ч. резервирование выводимого в ремонт дизель-генератора);
  
• оптимизация характеристик пассивных СБ за счет обеспечения проектом работоспособности активных СБ и их использования для преодоления ПА и управления ЗПА.
  

Вместе с тем, существуют системы безопасности, для которых обязательно использование принципа разнообразия – это управляющие системы безопасности, в которых применяется программное обеспечение для выработки сигналов на срабатывание защит, и системы управления реактивностью, к которым выдвигаются специальные требования Н.Т.Д.

В соответствии с требованиями EUR, МАГАТЭ и др. в управляющих системах безопасности с программируемыми техническими средствами принцип разнообразия должен применяться для защиты от отказа по общей причине. Применение программируемых технических средств АСУТП при этом даст возможность уменьшить количество датчиков КИП, устанавливаемых на оборудовании и уменьшить количество линий связи для передачи сигналов от этих датчиков по сравнению с вариантом применения принципа резервирования.

В отношении систем управления реактивностью – введение системы аварийного ввода бора (СБВБ) в проекты РУ с ВВЭР в качестве пассивной системы в соответствии с принципом разнообразия дает возможность в полной мере удовлетворить требованиям современных Н.Т.Д., повысив внутреннюю самозащищенность РУ. Это решение принято в проектах РУ В-392, В-466Б, В-448 и прорабатывается для реализации в проекте РУ В-488 для АЭС 2006М.

Принцип разнообразия может применяться и к элементам защитных систем безопасности, если требуется снизить вероятность отказов по общей причине, например, из-за однотипности конструкции, поставляемой одним изготовителем.

В целом, можно резюмировать, что принцип разнообразия должен применяться в тех случаях, когда требуется защититься от отказа по общей причине. Применение принципа разнообразия не исключает применения принципа независимости, являясь, по существу, реализацией принципа резервирования с большей надежностью, для обеспечения соответствия систем безопасности базовому принципу их проектирования – принципу единичного отказа.

Для уровня 4 (управление запроектными авариями) также ставится задача исключить избыточность в применяемых системах и технических средствах управления ЗПА без применения к ним принципа единичного отказа, но с учетом требований, вытекающих из отказов по общим причинам, и в этом смысле концепция, сформулированная выше для третьего уровня, в значительной степени распространяется и на данный уровень.

Кроме того, для решения поставленной задачи перспективна проработка технических решений, предотвращающих развитие тяжелых запроектных аварий до выхода расплава за пределы корпуса реактора.

Учитывая, что в современных проектах ВВЭР (В-392, В-392М для АЭС 2006, В 466Б для АЭС «Белене») применение пассивных систем безопасности и систем управления ЗПА снижают вероятность ЗПА с плавлением активной зоны и выходом расплава за пределы корпуса реактора до величины порядка 10 ⁶ на реактор в год, снижение вероятности повреждения корпуса реактора до величины порядка 10 ⁷ на реактор в год за счет внешнего охлаждения корпуса реактора и внутреннего охлаждения расплава подачей воды представляется вполне реальной задачей. Так, в настоящее время уже доказана возможность удержания расплава в реакторах большой мощности только за счет внешнего охлаждения [], [].

В случаях протекания ЗПА как без перехода, так и с переходом в тяжелую стадию в период времени после окончания работы пассивных систем функция отвода тепла возлагается на активные системы безопасности либо системы нормальной эксплуатации, работоспособность которых должна быть восстановлена, либо на дополнительно привлекаемые средства подачи воды. При этом должна быть обоснована надежность выполнения этой функции.

Подводя итоги проведенному в разделе анализу отмечаем, что оптимизационные подходы к применению принципов резервирования, независимости и разнообразия при проектировании комплексов систем, обеспечивающих глубокоэшелонированную защиту конкретного энергоблока, позволяют создать сбалансированные комплексы систем, выполняющих функции безопасности, не содержащие избыточных элементов, но вместе с тем обеспечивающие требуемую надежность при выполнении функций безопасности. При этом рассмотренные принципы предпочтительно применять в следующих случаях:

• принцип резервирования – для учета в проекте единичного и зависимого отказов;
  
• принцип независимости – для защиты от отказов по общей причине, и зависимых отказов;
  
• принцип разнообразия - для защиты от отказов по общей причине.
  

Требуемая надежность выполнения функций безопасности должна определяться из условий выполнения основных вероятностных критериев безопасности.