Safety of nuclear power plant operation. Lecture 4

www.iate.obninsk.ru

Самохин Д.С., к.т.н., Заведующий кафедрой “Расчет и конструирование реакторов АЭС” (РКР АЭС) www.samokhin.ucoz.ru

1

Безопасность эксплуатации АЭС.

Критерии безопасности и оценка риска.

Часть №4

www.iate.obninsk.ru

Лекция №4. Содержание.

1 Фундаментальные принципы обеспечения ядерной безопасности

2

3

4

5

6

Классификация событий в ОПБ 88/97

Терминология

3

Литература

www.iate.obninsk.ru

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ

ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ЯДЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 1

3

Принципы управления

Принципы глубокоэшелонированной защиты

Технические принципы

www.iate.obninsk.ru

.

Какие цели безопасности Вы знаете?

Общая цель ядерной безопасности

Цель радиационной защиты

Техническая цель безопасности

Определяются три цели безопасности для атомных электростанций. Первая цель является очень общей по своему характеру. Две другие являются дополнительными целями.

4

www.iate.obninsk.ru

.

Общая цель ядерной безопасности

защитить отдельных лиц, общество и окружающую среду от радиологической опасности путем создания и поддержания на атомной станции эффективных защитных мер.

В сформулированной общей цели ядерной безопасности радиологическая опасность означает вредные последствия облучения для здоровья отдельных лиц как из числа персонала ЯЭУ, так и населения, и радиоактивное загрязнение земли, воздуха, воды или пищевых продуктов.

Она не включает в себя какие-либо обычные виды опасностей, которые существуют при любой промышленной деятельности.

5

www.iate.obninsk.ru

.

Цель радиационной защиты

обеспечить, чтобы дозы облучения на станции при нормальной эксплуатации и в результате любого выброса радиоактивных веществ со станции находились на разумно достижимом низком уровне и ниже установленных пределов, и обеспечить уменьшение дозы облучения в результате аварий.

При нормальной эксплуатации и возможных нарушениях нормальной эксплуатации соответствующая радиационная защита обеспечивается выполнением стандартов радиационной защиты. Такой подход применяется для контролируемых условий.

На случай аварии, в результате которой источник облучения может находиться не полностью под контролем, на ЯЭУ планируются меры безопасности, а вне площадки готовятся контрмеры с целью ограничения ущерба отдельным лицам, населению и окружающей среде.

6

www.iate.obninsk.ru

.

Техническая цель безопасности предотвратить с высокой достоверностью аварии на атомных станциях; обеспечить, чтобы для всех аварий, учитываемых в проекте станции, даже для тех, вероятность которых крайне мала, радиологические последствия, если они есть, были бы малы, и обеспечить, чтобы вероятность больших радиологических последствий тяжелых аварий была чрезвычайно мала. С точки зрения безопасности предотвращение аварий является первоочередной задачей как проекта, так и эксплуатации. Однако ни в одном виде деятельности человека нельзя гарантировать полного успеха в предотвращении аварий. Поэтому проектировщики ЯЭУ предполагают, что возможны отказы оборудования, систем и ошибки человека, и что они могут вести к аномальным событиям, начиная с незначительных возмущений и кончая крайне маловероятными путями развития аварии.

Дополнительная защита достигается путем использования на ЯЭУ многочисленных инженерно-технических средств безопасности. Они предназначены для прекращения развития целого ряда аварий, учитываемых в проекте, и, в случае необходимости, ослабления их последствий.

7

www.iate.obninsk.ru


1.Культура безопасности

квалификационная и психологическая подготовленность всех лиц, при которой обеспечение безопасности атомной станции является приоритетной целью и внутренней потребностью, приводящей к самоосознанию ответственности и к самоконтролю при исполнении всех работ, влияющих на безопасность. Выражение «культура безопасности» относится к очень общему понятию приверженности и личной ответственности всех лиц, занимающихся любой деятельностью, которая хоть как-то влияет на безопасность ЯЭУ. Необходимо формировать, устанавливать и реализовывать политику, создающую атмосферу осознания необходимости обеспечения безопасности, атмосферу открытости, обеспечивающую свободную передачу персоналом информации, относящейся к безопасности ЯЭУ; в особенности, следует поощрять признание ошибок в работе, если они совершены. Должна быть достигнута всеобщая психологическая настроенность на безопасность, предполагающая самокритичность и самопроверку, исключающая благодушие и предусматривающая развитие внутренней убежденности в персональной ответственности за обеспечение безопасности ЯЭУ.

8

www.iate.obninsk.ru


2.Ответсвенность эксплуатирующей организации окончательная ответственность за безопасность АС лежит на эксплуатирующей организации. Этот принцип является основным. Ответственность других участников также важна. Ясно, что проектировщики, изготовители, строители и монтажники должны, как минимум, обеспечить надлежаще обоснованный проект и оборудование, удовлетворяющее техническим и функциональным требованиям, гарантировать выполнение стандартов качества в соответствии со значимостью систем и оборудования для безопасности ЯЭУ. Как только эксплуатирующая организация вступает во владение ЯЭУ, она берет на себя все заботы и, обладая соответствующими полномочиями, несет полную ответственность за запланированную деятельность по эксплуатации ЯЭУ.

9

www.iate.obninsk.ru


3. Нормативное регулирование и независимая проверка

правительство устанавливает правовую основу для ядерной промышленности и создает независимую регулирующую организацию, на которую возлагается ответственность за лицензирование и нормативный контроль АС и за проведение в жизнь соответствующих правил. Проводится четкое разделение ответственности регулирующей организации и других участвующих организаций с тем, чтобы эта организация сохраняла свою независимость в качестве полномочного органа безопасности и была ограждена от неправомерного давления.

Деятельность регулирующего органа охватывает следующие функциональные области:

- определение и разработку стандартов и правил по безопасности;

- выдачу лицензий эксплуатирующим организациям;

- инспектирование, контроль и экспертизу характеристик безопасности ЯЭУ и эксплуатирующих организаций;

- поддержку исследований по безопасности;

- распространение информации о безопасности.

10

www.iate.obninsk.ru


Главной целью глубокоэшелонированной защиты является

обеспечение такой эксплуатации ЯЭУ, при которой не

требуется или требуется в малой степени

функционирование систем безопасности.

11

www.iate.obninsk.ru


1.Физические защитные барьеры

Топливная матрица

Оболочка твэлов

Первый контур

Гермооболочка

Надежность физических барьеров повышается в результате применения к ним,

концепций глубоко эшелонированной защиты для защиты каждого из них с

помощью серии дополнительных мер. Все компоненты глубоко

эшелонированной защиты при нормальной работе ЯЭУ на мощности должны

быть всегда работоспособны. В других условиях также должны иметься

соответствующие уровни защиты. При отсутствии одного из компонентов

эшелонированной защиты наличие других компонентов не может быть

основанием для продолжения эксплуатации.

12

www.iate.obninsk.ru


13

www.iate.obninsk.ru


2.Предотвращение аварий

в обеспечении безопасности первоочередное внимание уделяется

предотвращению аварий, особенно аварий, которые могли бы привести к

серьезному повреждению активной зоны.

3. Ослабление аварий

на станции и за ее пределами предусмотрены и подготовлены меры по

ослаблению, которые могли бы существенно уменьшить последствия

аварийного выхода радиоактивных веществ.

Меры по ослаблению аварий расширяют концепцию глубоко эшелонированной

защиты за рамки предотвращения аварий. Меры по ослаблению аварий делятся

на три группы, а именно: управление аварией, инженерно-технические

меры безопасности и контрмеры вне площадки станции.

14

www.iate.obninsk.ru


Управление аварией

включает в себя заранее запланированные и вытекающие из обстановки эксплуатационные действия персонала с целью восстановления контроля над обстановкой в обстоятельствах, выходящих за пределы проектных условий для ЯЭУ. Цель этого этапа управления аварией будет заключаться в возвращении ЯЭУ в безопасное состояние, при котором реактор остановлен, обеспечивается постоянное охлаждение топлива, радиоактивные вещества удерживаются.

При таких обстоятельствах будут действовать инженерно-технические

средства безопасности для удержания любых радиоактивных веществ,

высвободившихся из активной зоны, с тем, чтобы любой выброс в

окружающую среду был минимальным.

В целях компенсации возможности отказа мер безопасности на ЯЭУ

предусматриваются контрмеры вне площадки, которые выходят за уровень

защиты, предусмотренный в большинстве областей деятельности человека.

15

www.iate.obninsk.ru


1. Аппробированная инженерно-техническая практика техническая деятельность, осуществляемая на АС, основывается на инженерно-технической практике, проверенной испытаниями и опытом и отраженной в утвержденных нормах и стандартах и другой соответствующей документации.

2. Обеспечение качества обеспечение качества осуществляется во всех видах деятельности для атомных электростанций как часть всеобъемлющей системы, гарантирующей с высокой достоверностью соответствие всей продукции, услуг и выполняемых работ установленным требованиям.

3.Человеческий фактор персонал, занимающийся деятельностью, влияющей на безопасность АС, полностью подготовлен и аттестован для выполнения своих обязанностей. Возможность ошибки человека при эксплуатации атомной электростанции принимается во внимание облегчением принятия операторами правильных решений и затруднением принятия неправильных, а также обеспечением средств для обнаружения и корректирования или компенсации ошибки.

16

www.iate.obninsk.ru


4. Оценка и проверка безопасности до начала строительства и эксплуатации станции делается оценка ее безопасности. Эта оценка хорошо документируется и подвергается независимому рассмотрению. Оценка обновляется в свете новой существенной информации по безопасности.

5.Радиационная защита практическая система радиационной защиты соответствует нормам радиационной безопасности, и ей следуют при проектировании, пусконаладочных работах и эксплуатации АС. Целью радиационной защиты АС является исключение любого облучения, которого можно избежать, и поддержание любого неизбежного облучения на таком низком уровне, насколько это практически достижимо.

Эта цель должна достигаться при проектировании ЯЭУ за счет соответствующего размещения и защиты конструкций, систем и узлов, содержащих р/а материалы;

- уделения внимания при проектировании оборудования сокращению времени пребывания и количества персонала в местах, где они могут подвергнуться облучению или загрязнению р/а материалами;

- мер, предусматривающих обработку р/а материалов в форме, состоянии и количестве, при которых обеспечивалось бы предотвращение их распространения по площадке ЯЭУ, либо их удаления с площадки;

- мер по снижению количества и концентрации р/а веществ, распространяющихся на ЯЭУ или выброшенных в окружающую среду.

17

www.iate.obninsk.ru


6.Опыт эксплуатации и исследования по безопасности

все заинтересованные организации обеспечивают обмен опытом эксплуатации и результатами научных исследований, связанных с безопасностью, а также их рассмотрение, анализ и извлечение уроков с принятием соответствующих мер.

18

www.iate.obninsk.ru

КЛАССИФИКАЦИЯ

СОБЫТИЙ В ОПБ 88/97 2

19

www.iate.obninsk.ru


20

Нормальная эксплуатация Нарушение нормальной эксплуатации

Авария Эксплуатация с отклонениями

Предаварийная ситуация Проектная

Запроектная

Тяжелая запроектная

Эксплуатацион- ные пределы

Пределы безопасной эксплуатации

Выход радиоак- тивных веществ

www.iate.obninsk.ru


21

Нормальная эксплуатация









Эксплуатация АС в определенных проектом эксплуатационных пределах и условиях

www.iate.obninsk.ru


22

Нарушение нормальной эксплуатации









Нарушение в работе АС, при котором произошло отклонение от установленных эксплуатационных пределов и условий. При этом могут быть нарушены и другие установленные проектом пределы и условия, включая пределы безопасной эксплуатации

www.iate.obninsk.ru


23

Эксплуатация с отклонениями









Эксплуатация АС с нарушением эксплуатационных пределов или условий, но без нарушения пределов или условий безопасной эксплуатации

www.iate.obninsk.ru


24

Предаварийная ситуация









Состояние АС, характеризующееся нарушением пределов или условий безопасной эксплуатации, не перешедшее в аварию

www.iate.obninsk.ru


25

Авария









Нарушение эксплуатации АС, при котором произошел выход радиоактивных веществ и/или ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасной эксплуатации

www.iate.obninsk.ru


26

Проектная авария









Авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие с учетом принципа единичного отказа систем безопасности или одной, независимой от исходного события ошибки персонала ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами

www.iate.obninsk.ru


27

Запроектная авария









Авария, вызванная не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или сопровождающаяся дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности сверх единичного отказа, реализацией ошибочных решений персонала

www.iate.obninsk.ru


28

Тяжелая запроектная авария









Запроектная авария с повреждением твэлов выше максимального проектного предела, при которой может быть достигнут предельно допустимый аварийный выброс радиоактивных веществ в окружающую среду

www.iate.obninsk.ru

ТЕРМИНОЛОГИЯ 3

29

Инженеры должны разговаривать на "одном языке" – языке единых технических терминов и определений.

www.iate.obninsk.ru


30

Безопасность ЯЭУ:

«Свойство ЯЭУ при нормальной эксплуатации и нарушениях нормальной эксплуатации, включая аварии, ограничивать радиационное воздействие на персонал, население и окружающую среду установленными пределами».

Надежность ЯЭУ: «Свойство вырабатывать полезную энергию (тепловую, электрическую, механическую) требуемых параметров по заданному графику нагрузки в допустимых для нормальной эксплуатации радиационных условиях при заданной системе технического обслуживания и ремонтов оборудования».

Какое свойство является определяющим?

www.iate.obninsk.ru


31

Надежность и безопасность являются свойствами, которые должны обеспечивать определенные потребительские качества ЯЭУ. Если безопасность обеспечивает только недопущение ущербов, то надежность ЯЭУ обеспечивает также и экономичность эксплуатации ЯЭУ. Поскольку обеспечение безопасности ЯЭУ требует затрат (имеет определенную цену), то оно неизбежно приходит в противоречие с экономическими показателями ЯЭУ. Двойственность целей при обеспечении надежности ЯЭУ – с одной стороны, обеспечить экономичность, а с другой – безопасность ЯЭУ, делает свойство надежности ЯЭУ определяющим.

www.iate.obninsk.ru


32

Системы важные для безопасности. Эксплуатационный персонал. Реакторная установка Первый контур. Защитные системы безопасности. Максимальный запас реактивности. Работоспособность. Долговечность. Предельное состояние. Срок службы. Наработка. Ресурс. Отказ.

www.iate.obninsk.ru


33

Технические принципы построения систем безопасности. Принцип единичного отказа: «Любая защитная система должна выполнить свою работу если в ней возник хотя бы один отказ». Принцип независимости: «Повышение надежности системы путём увеличения числа каналов не зависящих от состояния других каналов». Принцип разнообразия: «Повышение надежности системы посредством отслеживания поведения нескольких параметров». (Пример6 для АЗ такими параметрами является мощность и асимптотический период реактора). Принцип резервирования: временное, функциональное, информационное.

www.iate.obninsk.ru

ЛИТЕРАТУРА 4

34

1. Волков Ю.В. Надежность и безопасность ЯЭУ: учеб. пособие по курсу «Надежность и безопасность ЯЭУ» / Ю.В. Волков, О.Б. Дугинов, Д.А. Клинов – Обнинск : ИАТЭ, 2005. (страницы 30-39, 76-78).

2. ГОСТ 27.502-83. Надежность в технике. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений. — М.: Изд-во стандартов, 1984, с. 23.

3. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ ИПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ ОПБ - 88/97

НП-001-97 (ПНАЭ Г -01 - 011 - 97)

Education

Safety of nuclear power plant operation. Lecture 4