Анализ безопасности АЭС

Министерство образования Республики Беларусь

 

Учреждение образования

«Международный государственный экологический университет имени А.Д. Сахарова»

 

 

 

Факультет мониторинга окружающей среды 

Кафедра ядерной и радиационной безопасности

 

 

 

 

 

 

 

АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС

 

 

 

Дипломная работа студентки V курса

 

 

 

 

                                                             ____________      

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2009

 

Реферат

 

Дипломная работа 60 с.: 2 рис., 7 табл., 14 источников.

 

БЕЗОПАСНОСТЬ АЭС, МЕТОДЫ АНАЛИЗА  БЕЗОПАСНОСТИ, ДЕТЕРМИНИСТСКИЙ МЕТОД, ВЕРОЯТНОСТНЫЙ МЕТОД, оценка уровня безопасности.

 

Целью данной работы является изучение основных методов анализа безопасности АЭС и определение уровня безопасности современных АЭС.

Для определения и подтверждения  высокой надежности систем безопасности проводится оценка уровня безопасности. Методы анализа необходимы для создания гарантий того, что при всех режимах эксплуатации и проектных авариях дозы облучения персонала и населения, концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде будут на разумно низком уровне и не будут превосходить установленные пределы, а при запроектных авариях, т.е. выходящих за рамки, предусмотренные проектом, радиологический ущерб для населения и окружающей среды будет приемлемо низким. Полученные результаты свидетельствуют о том, что эти меры эффективны, а риск аварийных ситуаций по международной классификации соответствует области приемлемого риска. Приемлемый риск принимается обществом и не требует дополнительных усилий по его снижению, а такая деятельность рассматривается как безопасная (т.е. современные АЭС являются безопасными).

 

Рэферат

 

Дыпломная работа 60 с.: 2 рыс., 7 табл., 14 крыніц.

 

БЯСПЕЧНАСЦЬ АЭС, МЕТАДЫ АНАЛІЗУ БЯСПЕЧНАСЦІ, ДЭТЭРМІНІЦКІ МЕТАД, ІМАВЕРНЫ МЕТАД, ацэнка ўзроўня БЯСПЕЧНАСЦІ.

 

Мэтай гэтай  работы з’яўляецца вывучэнне асноўных метадаў аналізу бяспечнасці  АЭС і вызначэнне ўзроўня бяспечнасці сучасных АЭС.

Для вызначэння і пацвярджэння высокай надзейнасці  сістэм бяспечнасці праводзіцца  ацэнка ўзроўня бяспечнасці. Метады аналізу неабходны для стварэння гарантый таго, што пры ўсіх рэжымах эксплуатацыі і праектных аварый дозы апрамянення персанала і насельніцтва, канцэнтрацыі радыеактыўных рычываў у навакольным асяроддзі будуць на разумна нізкім узроўні і не будуць перавышаць устаноўленыя межы, а пры запраектных аварыях, г. зн. якія выходзяць за рамкі прадугледжаныя праектам, радыелагічны урон для насельніцтва і навакольнага асяроддзя будзет прымальна нізкім. Атрыманыя вынікі сведчаць пра тое, што гэтыя меры эфектыўны, а рыск аварыйных сітуацый па міжнароднай класіфікацыі адпавядае вобласці прымальнага рыску. Прымальны рыск прымаецца грамадствам і не патрабуе дадатковых намаганняў па яго зніжэнню, а такая дзейнасць разглядаецца як бяспечная (г. зн. сучасныя АЭС з’яўляюцца бяспечнымі).

 

Abstract

 

Graduate work 60 p.: 2 figure, 7 tables, 14 references.

 

SAFETY OF THE ATOMIC POWER STATION, METHODS FOR THE ANALYSIS OF SAFETY, DETERMINISTIK METHOD, PROBALITY METHOD, RATE OF SAFETY ASSESSMENT.

 

The aim of this work is to study the main methods for the analysis of safety and to determinate rate of safety on the modern atomic power stations.

The rate of safety assessment implement for definition and confirmation of high reliability of safety systems. Methods of analysis are necessary for guaranteeing that a dose of an irradiation for the staff and the population, concentration of radioactive substances in environment will be at reasonably low level and will not surpass the established limits at all conditions of exploitation and projected accidents, and a radiological damage to the population and environment will be comprehensible by the low at accidents, which way out beyond project. The received results attest that these measures are effective, and the risk of emergencies on the international classification meets to the field of comprehensible risk. The comprehensible risk is accepted by a society and does not demand the additional efforts on its lowering, and such activity is examined as safe.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире использование  ядерных технологий в народном хозяйстве  способствует повышению благосостояния людей. Однако никакие промышленные объекты в принципе не могут быть абсолютно безопасными, тем более такие крупные как атомные электростанции (АЭС).

Основной целью развития топливно-энергетического  комплекса в Республике Беларусь является удовлетворение потребностей всех сфер экономики и населения различными видами энергоресурсов при соблюдении экологических требований. Прогнозируется введение в энергетический баланс страны первого энергоблока АЭС мощностью до 1000 мВт.

Сравнительные исследования опасностей и воздействий ядерной, угольной, нефтяной и гидроэнергетики позволяют определить правильную перспективу для опасностей, связанных с производством энергии. Основная задача таких исследований – снабдить органы, планирующие развитие энергетики, научно-технической информацией о факторах, влияющих на принятие решения относительно энергетических систем, как на национальном, так и на международном уровне [1].

Однако следует помнить, что  количественные сравнения риска  и воздействия для различных  энергетических систем не могут существенно  влиять на принятие решений по национальным планам развития энергетики. Энергетическая политика страны определяется целым комплексом аспектов, к числу которых относятся потребность в энергии, международная торговля, промышленное развитие, надежность снабжения, экономический и научно-технический потенциал. Поэтому в последние годы от сравнения опасностей энергетических систем и анализа «риск – последствия» перешли к критериям управления риском. Наиболее ярким примером законченной системы оценки риска и управления им может служить ядерная энергетика. Для каждой АЭС проводятся исследования всех видов ее воздействия на окружающую среду. Они включают выбор площадки, эксплуатацию станции и оценку профессионального риска для ее работников, расчет обычных сбросов радиоактивности в окружающую среду, предполагаемые уровни облучения населения, оценку последствий больших аварийных выбросов радиоактивности [1].

Целью данной работы является изучение основных методов анализа безопасности АЭС и определение уровня безопасности современных АЭС.

Для атомной станции обеспечение  безопасности основывается на концепции  глубокоэшелонированной защиты и означает наличие многоуровневой защиты. Главной задачей обеспечения безопасности является предупреждение аварий. В случае возникновения аварии предусматриваются мероприятия по ее смягчению. Глубокоэшелонированная защита представляет собой широкий круг мер – от предотвращения и контроля незначительных событий и отклонений от нормальных эксплуатационных условий в нормальных условиях – до управления авариями, причиняющими крупный ущерб АЭС.

О достижении целей безопасности в  отношении конкретной ядерной установки свидетельствует результат проведенного анализа безопасности. В идеальном случае такой анализ безопасности должен включать все события, последовательности и процессы, при которых отказы или серии отказов могут потенциально привести к радиологическим последствиям. В реальных условиях невозможно достичь охвата всех потенциальных отрицательных событий, но это и не  является обязательным. Независимо от метода проведения анализа безопасности, он будет включать ряд отобранных сценариев (сочетания событий, последовательностей и процессов). Выбор сценариев для включения в анализ делается таким образом, чтобы, насколько это разумно достижимо, охватывались основные факторы, способствующие риску. Результаты анализа безопасности свидетельствуют, что виды риска, которые необходимо учитывать, сведены до уровней ниже допустимых. Следовательно, проведение анализа должно выполняться с использованием апробированных методов и в ходе соответствующих независимых авторитетных рассмотрений [2].

Актуальность работы обусловлена  наличием объективно существующей научной  проблемы, заключающейся в оценке уровня безопасности для действующих и проектируемых АЭС, в том числе общей вероятностной модели безопасности, комплекса методов выполнения отдельных задач по отбору и группировке исходных событий, проведению анализов надежности систем и проведению комплексной и количественной оценки достигнутого уровня безопасности.

 

1 ПРИНЦИПЫ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС

1.1 Критерии и цели безопасности

Атомные станции вследствие накопления в процессе эксплуатации значительных количеств радиоактивных продуктов  и наличия принципиальной возможности выхода их при авариях за предусмотренные границы представляют собой источник потенциальной опасности или источник риска радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду. Степень радиационного риска прямо зависит от уровня безопасности АЭС, которая является одним из основных ее свойств, определяющих возможность их использования в качестве источников тепловой и электрической энергии.

Под безопасностью АЭС понимают такое ее свойство, которое при  помощи технических средств и  организационных мероприятий исключает  превышение установленных доз по внутреннему и внешнему облучению персонала и населения, а также нормативов по содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде. Ядерные реакторы проектируются и лицензируются на основе выполнения ряда требований, обеспечивающих нормальную работу АЭС, а также с учетом некоторых наиболее вероятных аварий, называемых основными проектными авариями, которые находятся в достаточно узком диапазоне вероятности [1].

Безопасность АЭС обеспечивается рядом технических, организационных, санитарно-гигиенических и других мер, направленных на максимально возможное уменьшение радиоактивных выбросов в нормальных режимах эксплуатации, на предотвращение аварий, а в случае их возникновения, на защиту персонала станции, населения и окружающей среды. Она основывается на оценке параметров надежности, характеризующих безопасность систем АЭС в совокупности с частотой появления специфических аварийных ситуаций, пределов выбросов (или доз) в совокупности с вероятностными значениями общих аварийных ситуаций, значений индивидуального, социального и различных других видов риска [2].

Критерии безопасности – установленные  нормативно-техническими документами  или принятые качественные признаки параметров и характеристик, используемые при обосновании безопасности АЭС. Основные критерии безопасности при проектировании АЭС включают в себя следующие требования: к качеству оборудования и эксплуатации АЭС, техническим средствам обеспечения ее безопасности, расположению (удаленности станции от крупных городов), соблюдению в нормальных и аварийных условиях установленных пределов доз облучения для персонала и населения.

Концепция безопасности в применении к АЭС предусматривает, что аварии не влекут за собой выброса опасного количества радиоактивного материала  в окружающую среду при условии  правильного функционирования основных и дублирующих систем безопасности. Таким образом, при анализе безопасности необходимо специально предположить отказ систем безопасности [2].

При решении проблем безопасности широко используется понятие риска, под которым подразумевается некоторая комбинация отрицательных последствий возможных событии и их вероятностей. Он должен строго контролироваться, а принципы защиты вытекают из целей безопасности [2].

Общая цель ядерной безопасности: защитить отдельных лиц, общество и окружающую среду от вредных последствий путем создания и поддержания на ядерных установках эффективных средств защиты от радиационной опасности.

Согласно [3], общая цель ядерной безопасности подкрепляется двумя дополнительными целями, связанными с радиационной защитой и техническими аспектами безопасности. Они взаимозависимы: технические аспекты в сочетании с административными и процедурными мерами обеспечивают защиту от опасности ионизирующего излучения.

Цель радиационной защиты: обеспечить, чтобы дозы облучения во всех эксплуатационных состояниях на установке или в результате любого запланированного выброса радиоактивных материалов с установки поддерживались ниже предписанных пределов и на разумно достижимом низком уровне, а также обеспечить смягчение радиологических последствий любых аварий.

Техническая цель безопасности: принять все практически осуществимые меры для предотвращения аварий на ядерных установках и смягчения их последствий, если они произойдут; обеспечить высокую степень уверенности в том, что любые радиологические последствия всех возможных аварий, учитываемых в проекте установки, включая те, вероятность которых крайне мала, были незначительными и находились ниже предписанных пределов; а также обеспечить, чтобы вероятность аварий с серьезными радиологическими последствиями была чрезвычайно мала.

Цели безопасности требуют, чтобы ядерные установки проектировались и эксплуатировались таким образом, чтобы все источники, вызывающие облучение, находились под строгим техническим и административным контролем. Однако цель радиационной защиты не исключает ограниченных доз облучения населения или выброса официально разрешенных количеств радиоактивных материалов в окружающую среду во время эксплуатационных состояний. Такие дозы облучения и выбросы, однако, должны строго контролироваться и соответствовать эксплуатационным пределам и нормам радиационной защиты.

1.2 Принцип защиты в глубину

Для обеспечения безопасной работы АЭС при нормальных, переходных и  проектных аварийных ситуациях  используется глубокоэшелонированная защита - так называемая защита в глубину [3]. Она принимается для предотвращения выброса радиоактивных продуктов в окружающую среду посредством использования нескольких независимых защитных барьеров (оболочки твэлов, противоаварийной оболочки и других). Защита в глубину включает в себя следующие требования:

1. Обеспечение целостности топливной оболочки при любых рабочих условиях;
2. Обеспечение целостности системы охлаждения реактора;
3. Адекватное охлаждение активной зоны даже в условиях проектных аварийных ситуаций;
4. Обеспечение целостности противоаварийного корпуса реактора даже в проектных аварийных ситуациях.