Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Декабря 2013 в 12:26, курсовая работа
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.
Результаты ВАБ используют при разработке процедур для аварий и как исходную информацию для технологического регламента станции. В частности, результаты ВАБ следует использовать для изучения вклада в риск, который может возникать при выводе из эксплуатации единиц оборудования с целью проведения испытаний или технического обслуживания, а также для определения соответствия частоты операций по надзору/испытанию. С помощью ВАБ следует подтверждать, что разрешенное время вывода из работы не увеличивает риск чрезмерно, и определять какие комбинации отключения оборудования следует исключить.
Результаты ВАБ уровня 2 используют для того, чтобы определить, достаточные ли меры предприняты для ослабления последствий повреждения активной зоны, если оно произойдет. Здесь может рассматриваться, достаточно ли прочна защитная оболочка и обеспечивают ли защитные системы, такие как системы перемешивания/рекомбинации водорода, системы вентиляции защитной оболочки, соответствующий уровень защиты, чтобы предотвратить большой выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Кроме того, ВАБ уровня 2 используют для определения мер по управлению авариями, которые можно предпринять для ослабления последствий расплавления активной зоны. Они могут включать определение дополнительных мер, которые можно осуществить для подачи воды в защитную оболочку [7].
ВАБ следует использовать в ходе проектирования и эксплуатации станции как помощь в процессе принятия решений по безопасности.
Для новой станции идеально следует начинать выполнение ВАБ на этапе концептуального проектирования для проверки соответствия уровня избыточности и разнообразия в системах безопасности, продолжить на этапе более детального проектирования для оценки более конкретных проектных решений и использовать для поддержки эксплуатации станции. На этапе проектирования следует организовать итерационный процесс, обеспечивающий обратную связь от знаний, полученных в ВАБ к проекту.
Для существующей станции ВАБ выполняется либо как часть периодической оценки безопасности, либо для поддержки комплекта документов, обосновывающих безопасность в связи с предложенной модификацией. Хотя требования к ВАБ остаются теми же, база данных может отличаться. Кроме того, в зависимости от возраста установки, оставшегося времени эксплуатации, стоимости предложенной модификации и иных, связанных с этим соображений, будут различаться изменения, которые было бы разумно внедрять для снижения риска [7].
В ВАБ рассматривают действительную или предполагаемую конструкцию или эксплуатацию станции, которую следует четко определить как начальную точку анализа. Состояние станции можно зафиксировать таким, каким оно было на определенную дату или каким оно будет, когда принятые модификации будут внедрены.
ВАБ следует проводить для того, чтобы: выявлять все последовательности отказов, вносящие вклад в риск; определять имеются ли слабые места в конструкции или эксплуатации станции; и оценивать необходимость изменений для снижения значимости таких слабых мест для безопасности. Если анализ не затрагивает всех вкладчиков в риск (например, в нем опущены внешние события и состояния с остановленным реактором), то заключения, сделанные относительно уровня риска от станции, сбалансированности систем безопасности и необходимости внесения изменений в конструкцию для снижения риска могут оказаться некорректными [7].
Посредством ВАБ определяют, имеют ли системы безопасности соответствующий уровень избыточности и разнообразия, достаточна ли глубокоэшелонированная защита и сбалансирован ли проект в целом. В сбалансированном проекте посредством ВАБ следует показывать, что:
Недостаточная сбалансированность обычно является признаком того, что имеются благоприятные возможности для разумно осуществимого снижения риска [7].
В ВАБ рассматривают вклад в риск от всех режимов работы станции. Однако может быть удобным анализировать режимы работы на мощности и при останове отдельно (и не до одного и того же уровня).
Если ВАБ выполняется только до уровня 1, то активная зона реактора является по определению центральной точкой анализа. Если ВАБ выполняется до уровня 2 или 3, то в объем ВАБ могут входить вклады в риск от других источников радиоактивных веществ на площадке, таких как отработанное топливо и радиоактивные отходы. Эти, находящиеся за пределами активной зоны источники, следует включать всякий раз, когда имеется намерение рассматривать суммарный риск от станции для индивидуума вблизи площадки.
В ВАБ следует принимать как отправную точку полный набор исходных событий, включая как внутренние, так и внешние события. Затем анализ следует продолжать для определения полного набора последовательностей отказов, которые могут вносить вклад в риск. В последовательностях отказов следует рассматривать отказы компонентов, неготовность компонентов во время технического обслуживания или испытания, ошибки персонала, отказы по общей причине и, если возможно, принимать во внимание старение компонентов [2].
Анализ уровня 1 нацелен на определение суммарной частоты повреждения активной зоны. Здесь требуется определить, что является повреждением активной зоны и перевести это определение в семейство критериев отказа систем безопасности. В анализе выявляют последовательности отказов, вносящие наибольший вклад в частоту, определяют системы безопасности, наиболее важные для предотвращения повреждения активной зоны, и определяют, можно ли внести изменения в проект и эксплуатацию станции, чтобы уменьшить риск.
Начальной точкой ВАБ следует считать полный перечень событий, которые могут привести напрямую либо в комбинации с другими отказами к возникновению угрозы ядерной безопасности. Для каждого из выявленных событий определяют функции безопасности, которые необходимо выполнить для предотвращения повреждения активной зоны. Это те же функции безопасности, которые рассматривались при анализе проектных аварий – то есть, определение исходного события, останов реактора, отвод остаточных тепловыделений и защита защитной оболочки. Однако пределы, за которыми функция безопасности будет считаться в состоянии отказа, будут реалистичными, а не консервативными, как в анализе проектных аварий [7].
Определяют системы безопасности, необходимые для выполнения этих функций безопасности. Это следует основывать на анализе переходных процессов методом наилучших оценок, а не на консервативном анализе, применяемом для анализа проектных аварий. Следует определять необходимое для работы количество каналов обладающих избыточностью и разнообразием систем.
Затем конструируются логические модели для групп исходных событий с целью определения последовательностей отказов, приводящих к возможному повреждению активной зоны. Эти логические модели начинаются с основной функции безопасности и рассматривают функции безопасности, требуемые для группы исходных событий, системы безопасности и отдельные компоненты в системах безопасности. Логические модели определяют, как могут сочетаться отказы компонентов, чтобы приводить к отказу функции безопасности и повреждению активной зоны [7].
Анализ последовательности событий, выполняемый для группы исходных событий, следует нацеливать на выявление всех сочетаний успешной работы и отказов оборудования систем безопасности, которые могут привести к такому нарушению пределов безопасности станции, при котором возможно повреждение активной зоны.
В самых недавних ВАБ анализ последовательностей событий выполнялся с помощью сочетания анализов деревьев событий и деревьев отказов, поскольку эмпирическим путем было обнаружено, что это наиболее эффективный путь обращения с большими логическими моделями, требуемыми для атомных электростанций. Однако возможно выполнять анализ с помощью только деревьев отказов или деревьев событий, а для анализа отдельных событий может использоваться техника динамического анализа временной зависимости.
Следует выполнять систематическую оценку для выявления отказов оборудования систем безопасности (и оборудования систем нормальной эксплуатации, важных или не важных для безопасности, если эти отказы могут влиять на последовательность), которые могут произойти вследствие исходного события; эти отказы следует включать в логические модели, представляющие последовательность событий, которая может произойти.
Анализом последовательности событий охватываются все комбинации оборудования системы безопасности, которое может работать для выполнения требуемых функций безопасности [7].
Поскольку системы безопасности в составе атомной электростанции имеют общие управляющие и обеспечивающие системы, такие как электроснабжение, оборудование управления и контроля и охлаждающие системы, то возникают функциональные зависимости между системами безопасности. Выполняют систематическую оценку проекта и эксплуатации станции, чтобы обеспечить выявление всех таких взаимозависимостей и их моделирование в явном виде при анализе последовательностей событий или анализе систем.
Анализ последовательностей
В анализе отказов системы рассматривают все относящиеся к делу механизмы отказа отдельных единиц оборудования системы безопасности. Эти механизмы отказа обычно уже выявлены в ходе анализа механизмов и влияния отказа, выполненного как часть проектных оценок.
Все необходимые обеспечивающие системы следует выявлять и включать в анализ отказов систем, а взаимозависимости, являющиеся следствием общих обеспечивающих систем следует в явном виде представлять в логических моделях.
Во время эксплуатации станции отдельные единицы оборудования или каналы могут выводиться из работы для испытания, технического обслуживания или ремонта, и это уменьшит готовность системы безопасности выполнять функции безопасности. Такие отключения оборудования следует учитывать в явном виде в ВАБ. Это можно делать либо вводя в логические модели базисные события, представляющие отключения оборудования, либо многократно выполняя ВАБ [7].
Для количественных оценок в анализе необходимы данные по следующим позициям:
Частоты исходных событий и вероятности отказов оборудования принимают соответствующими проекту и эксплуатации станции. По возможности следует использовать данные, относящиеся к рассматриваемой станции. Если это невозможно, следует использовать данные, полученные при эксплуатации аналогичных станций. Опять-таки, если это невозможно, следует использовать обобщенные данные, когда можно показать их применимость. Для исходных событий с низкой частотой следует делать экспертную оценку.
При определении интенсивности отказов оборудования определяют границы и учитывают существенные механизмы отказов. Для насоса сюда входят отказ на запуск, отказ работать в течение определенного времени и утечка из уплотнений насоса [7].
Следует использовать статистические данные, охватывающие все существенные причины исходных событий и все существенные механизмы отказов оборудования.
Для некоторых позиций, рассматриваемых в ВАБ, в частности, для исходных событий с незначительной частотой, таких как отказы сосудов, работающих под давлением или тяжелые землетрясения, соответствующий опыт эксплуатации отсутствует. Если не считается, что они дают значительный вклад в риск, то они могут быть отсеяны при наличии обоснования. В противном случае следует делать экспертную оценку их частоты и давать основания для этой оценки. В частности, методы выполнения вероятностных оценок сейсмической опасности хорошо разработаны и могут быть применены к любой площадке [7].
Существует возможность отказа единиц оборудования системы безопасности, обладающего избыточностью, из-за общей причины и это ограничивает надежность системы. Такие отказы по общей причине (ООП) могут моделироваться в анализе на уровне систем безопасности или на уровне отдельных компонентов. Одним из способов делать это является моделирование ООП на уровне систем безопасности, вводя в логическую модель базисное событие, представляющее ООП системы. Имеется ряд подходов для оценки вероятности ООП, включающий использование опыта эксплуатации и теоретические модели, такие как метод бета-фактора и метод греческих букв [7].
В анализе моделируют отказы по общим причинам, которые могут произойти в системах безопасности, обладающих избыточностью. Для моделей ООП и используемых данных следует предоставлять обоснование. По мере возможности здесь учитывается опыт эксплуатации аналогичных систем.
Предыдущие анализы и опыт эксплуатации показали, что существует предел вероятности отказа не обладающих разнообразием систем безопасности, находящийся в диапазоне порядка от 10-3 до 10-5 отказов на требование в зависимости от обеспеченной кратности резервирования и других конструктивных и эксплутационных факторов. Это отражается в анализе [7].