18 декабря 2008

Свисрус: безопасная и эффективная эксплуатация АЭС

Atomic-Energy.ru
Классификация вероятностных анализов безопасности

В октябре 2006 года завершен международный проект СВИСРУС, работа над которым проходила с 1994 года в рамках российско-швейцарского соглашения о техническом сотрудничестве в области регулирования ядерной безопасности. Перед проектом ставилась задача обучить российских специалистов методологии и практическим способам выполнения и применения вероятностного анализа безопасности (ВАБ) атомных станций, а также создать российскую нормативную базу в этой области.

 

В основу обеспечения и регулирования безопасности атомных станций в настоящее время положены следующие технические основания: концепция губокоэшелонированной защиты, принцип единичного отказа и проектные аварии, против которых на АЭС должна обеспечиваться надежная защита. Вместе с тем опыт многих стран свидетельствует, что ВАБ становится одним из наиболее эффективных системных методов исследования и единственным инструментом комплексной оценки безопасности блоков АЭС. Он позволяет интегрально оценивать текущий уровень безопасности, устанавливать основные потенциальные источники аварий, выявлять особенности проекта и эксплуатации АЭС, получать качественные и количественные характеристики риска, а также принимать предупреждающие и компенсирующие меры на разных этапах жизненного цикла АЭС. Особое значение вероятностные методы приобретают в тех случаях, когда требуется подтверждение обеспечения приемлемого риска техническими мерами. Именно ВАБ позволяет выполнять количественную оценку риска последствий различных инцидентов и учитывает все источники опасности на АЭС. Таким образом, наиболее передовой подход к обоснованию и регулированию безопасности требует совместного использования детерминистических и вероятностных методов анализа безопасности.

 

Формула риска и уровни ВАБ

Оценка риска производится по формуле:
РИСК = частота неблагоприятного события * последствия неблагоприятного события (1)

 

Расчет риска, связанного с эксплуатацией АЭС, производится с помощью ВАБ. Здесь требуется оценить возможные неблагоприятные воздействия на объект, вероятность их возникновения и последствия. В этом случае формула (1) может быть записана в более полном виде:

 

Rc = SSS × [Fi × P(i/j)] × P(j/k) × C(k/c) (2)

 

где:

Rc – риск последствия «C» в расчете на год;

Fi – вероятность возникновения исходного события i в течение года, которое потенциально может привести к последствию «с»;

P(i/j) – условная вероятность того, что событие i приведет к j-му состоянию АЭС;

P(j/k) – условная вероятность того, что состояние АЭС j приведет к воздействию за пределами АЭС k;

C(k/c) – количество событий, характеризующих последствие «с» при воздействии за пределами АЭС k (например, число заболеваний среди населения или летальных исходов, обусловленных выбросами радиоактивности в случае тяжелой аварии на АЭС).

В зависимости от видов исследуемых последствий различаются следующие уровни ВАБ АЭС (на примере АЭС с реакторами ВВЭР):

ВАБ уровня 1 – анализ особенностей проекта и эксплуатации АЭС, в ходе которого производится идентификация аварийных сценариев и комбинаций событий, вносящих значимый вклад в вероятность повреждения ядерного топлива, а также оценка общей вероятности повреждения топлива в активной зоне реактора, в местах его хранения и в процессе его транспортировки.

ВАБ уровня 2 – анализ физических процессов при тяжелой аварии с повреждением топлива. Здесь учитывается влияние систем безопасности АЭС (включая специальные системы локализации последствий аварий) на время возникновения, виды и количество аварийных радиоактивных выбросов в окружающую среду. Результатом является оценка условной вероятности потери функции (повреждения) защитной оболочки и оценка вероятности выхода радионуклидов за ее пределы.

ВАБ уровня 3 – анализ распространения радионуклидов в окружающей среде, оценка влияния на здоровье населения и расчет вероятных экономических последствий аварий с выходом радиоактивных веществ за пределы герметичной оболочки.

Вероятностные анализы безопасности имеют свою специфику и разделяются в зависимости от состояния АЭС, при котором может произойти нежелательное событие (работа на полной или частичных уровнях мощности, остановленный реактор, переходные состояния и т. п.), а также от видов рассматриваемых исходных событий на АЭС и внешних воздействий.

 

Эксплуатация с минимальным риском

С точки зрения выполнения поставленных целей безопасности именно ВАБ уровня 3 позволяет ответить на вопрос о приемлемости риска эксплуатации АЭС. В то же время ВАБ уровня 3 базируется на результатах ВАБ уровней 1 и 2. Взаимосвязь работ по ВАБ АЭС показана на рис. 2.

Результаты ВАБ дают дополнительную важную информацию для принятия решений, предоставляют возможность сравнивать и выбирать мероприятия, наиболее эффективно обеспечивающие снижение риска, устанавливать очередность их реализации для оптимального расходования ресурсов. Практика показывает, что значительное повышение безопасности может быть достигнуто малозатратными средствами, например, путем оптимизации эксплуатационных и противоаварийных регламентов и инструкций.

Взаимосвязь работ по ВАБ АЭС

 

От недоверия к обязательному использованию

До начала проекта СВИСРУС в системе Госатомнадзора России практически не было специалистов, способных выполнять вероятностный анализ безопасности, понимать и использовать результаты анализов риска АЭС. Более того, в России в целом состояние анализов риска можно было охарактеризовать как неразвитое, хотя в отдельных ведущих организациях («Атомэнергопроект», ОКБ «Гидропресс») имелись определенные наработки. В первую очередь, слабое внимание к анализам риска определялось нечеткой позицией Госатомнадзора в области использования анализов риска и, в частности, вероятностных анализов безопасности. За время, прошедшее с начала проекта СВИСРУС, недоверие и нежелание использовать методы анализа риска сменились требованиями дополнять традиционные отчеты по техническому обоснованию безопасности атомных станций вероятностным анализом.

Проект СВИСРУС, кроме передачи методологии и обучения российских специалистов, имел практическое значение. Он состоял из трех фаз, в ходе которых были проведены вероятностный анализ безопасности блока №5 Нововоронежской АЭС и экспертиза ВАБ Кольской АЭС. Эти работы прошли экспертизу МАГАТЭ.

В рамках проекта оценен вклад различных воздействий в общий профиль риска для пятого энергоблока НВАЭС. Полученные результаты были тщательно проанализированы и на их основе предложены меры по повышению безопасности, включенные в программу реконструкции энергоблока.

В 1999 году параллельно с выполнением ВАБ началось создание нормативной базы в области вероятностного анализа безопасности. К концу проекта СВИСРУС Ростехнадзором и НТЦ по ядерной и радиационной безопасности выпущен целый ряд нормативных и методических документов, касающиеся применения ВАБ действующих энергоблоков атомных станций, оценки частоты тяжелого повреждения активной зоны реактора, рекомендаций по выполнению и методик проведения ВАБ различного уровня, проведения экспертиз.

Проект СВИСРУС явился необходимым этапом на пути становления анализов риска в России. Сформировалась политика органа государственного регулирования ядерной и радиационной безопасности в части выполнения ВАБ АЭС. Стало возможным проведение экспертиз вероятностных анализов безопасности АЭС силами сотрудников регулирующего органа, фактически без привлечения экспертов других организаций. ВАБ стал важным элементом оценки безопасности российских атомных станций. В ходе проекта СВИСРУС впервые в России были выполнены не только полномасштабные ВАБ уровней 1, 2 и 3 для полного спектра возможных воздействий и режимов работы АЭС, но и создана основа нормативной базы для анализа риска, а также использования его результатов как в регулирующей деятельности Ростехнадзора, так и для повышения безопасности и эффективной эксплуатации российских АЭС.