Оглавление
3. Классификация систем безопасности
Введение
Ядерная энергетика в настоящее время рассматривается многими странами чуть ли не как самая перспективная энергетическая отрасль. На это есть множество причин самого разного свойства. Однако эксплуатируя АЭС, человечество автоматически сталкивается с необходимостью обеспечить безопасность ее эксплуатации.
1. Проблема обеспечения безопасности эксплуатации ЯЭУ
1.1 Основные составляющие проблемы обеспечения безопасности АС
Безопасность АС - свойство систем, оборудования, персонала АС, обеспечиваемое защитными мерами и организационно-техническими мероприятиями, принятыми при проектировании, строительстве и подготовке к пуску и эксплуатации, состоящее в защищенности персонала, населения и окружающей среды, которая необходима и достаточна для ограничения радиационного воздействия АЭС при нормальной эксплуатации и авариях на ней значениями, установленными существующими нормами и правилами. Основные составляющие по обеспечению безопасности ЯУ это:
· законодательная база
· системы :
управления использованием атомной энергии;
регулированием и надзором за безопасным использованием атомной энергии;
норм и правил, регулирующих различные аспекты использования атомной энергии и особенно аспекты безопасности;
· научное обоснование принимаемых технических решений и научные исследования
· обеспечение качества и культуры безопасности
· участие местных органов власти
· работа с населением
1.2 Понятия безопасности АЭС.
В отечественных регламентирующих документах на АЭС различают термины ядерная, техническая, радиационная и экологическая безопасность.
· Ядерная безопасность - качество атомной станции, исключающее возникновение ядерной аварии, связанной с работой реактора.
· Техническая безопасность - качество атомной станции, характеризуемое прочностью оборудования и трубопроводов, повреждения которых могут привести к нарушению отвода тепла от активной зоны реактора.
· Радиационная безопасность - характеризуется способностью удержать в герметичной зоне станции выделившиеся радиационные вещества.
· Экологическая безопасность - состояние защищенности окружающей среды, жизни и здоровья граждан от возможного вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
На практике же за их реализацию на станциях отвечают различные системы безопасности.
2. Функции системы безопасности
Функция безопасности - специфическая конкретная цель и реализующие цель действия, направленные на предотвращение аварий или ограничение их последствий.
Системы безопасности предназначаются, в первую очередь, для обеспечения фундаментальных функций безопасности в аварийных ситуациях, а именно для:
· аварийного останова реактора и поддержания его в подкритическом состоянии (система управления и защиты -- СУЗ);
· аварийного отвода тепла от активной зоны реактора (система аварийного охлаждения активной зоны -- САОЗ);
· удержания радиоактивных продуктов в установленных границах АЭС (защитная оболочка).
Эти цели и реализующие их действия называют фундаментальными функциями безопасности.
3. Классификация систем безопасности
Под системами безопасности (СБ) АЭС понимают системы, предназначенные для предупреждения аварий и ограничения их последствий. Главной функцией безопасности систем безопасности АС является защита барьеров безопасности в целях предотвращения или ограничения их повреждений, локализации радиоактивных продуктов на АС. Различают четыре последовательных защитных барьера (рис.1):
· топливную матрицу;
· оболочки тепловыделяющих элементов;
· границы контура теплоносителя;
· герметичное ограждение локализующих систем безопасности (например, защитная оболочка)
Рис.1 Физические барьеры безопасности
Также выделяют санитарно-защитную зону вокруг АЭС выделяют как пятый барьер. Все системы и элементы АЭС в соответствии с НП-001-15 [5] классифицируются по назначению, влиянию на безопасность и выполняемым функциям по обеспечению безопасности.
Системы и элементы АС разделяются по назначению на:
· системы и элементы нормальной эксплуатации;
· системы и элементы безопасности;
· системы и элементы специальных технических средств для управления запроектными авариями.
Системы и элементы АС по влиянию на безопасность разделяются на:
· важные для безопасности;
· остальные, не влияющие на безопасность.
Системы и элементы безопасности по характеру выполняемых ими функций разделяются на:
· защитные;
· локализующие;
· обеспечивающие;
· управляющие.
К системам (элементам), важным для безопасности, относятся:
· системы (элементы) безопасности;
· системы (элементы) нормальной эксплуатации.
Укрупнено классификацию элементов и систем АЭС по НП-001-15 [5] иллюстрирует рис.2.
Рис 2. Классификация элементов и систем АЭС по НП-001-15
По влиянию элементов АС на безопасность устанавливаются четыре класса безопасности. атомная электростанция безопасность аварийный
Класс 1.
К классу 1 относятся твэлы и элементы АС, отказы которых являются исходными событиями аварий, приводящими при проектном функционировании систем безопасности к повреждению твэлов с превышением максимального проектного предела. Значения максимального проектного предела повреждения твэлов устанавливаются в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии.
Класс 2.
К классу 2 относятся следующие элементы АС, не вошедшие в класс 1:
элементы, отказы которых являются исходными событиями, приводящими к повреждению твэлов без превышения максимального проектного предела при проектном функционировании систем безопасности с учетом нормируемого для проектных аварий количества отказов в указанных системах;
элементы систем безопасности, единичные отказы которых приводят в случае возникновения проектной аварии к нарушению установленных для таких аварий проектных пределов.
Класс 3.
К классу 3 относятся элементы АС, важные для безопасности, не вошедшие в классы 1 и 2.
Класс 4.
К классу 4 относятся элементы нормальной эксплуатации АС, не влияющие на безопасность и не вошедшие в классы 1, 2, 3.
Классификационное обозначение отражает принадлежность элемента к классам безопасности 1, 2, 3, 4. Классификационное обозначение дополняется символом, отражающим характер выполняемых элементом функций:
Н - элемент нормальной эксплуатации;
З - защитный;
Л - локализующий;
О - обеспечивающий;
У - управляющий элемент системы безопасности;
Т - элемент специальных технических средств для управления запроектными авариями.
3.1 Защитные системы безопасности
В состав защитных систем входят:
· система управления и защиты;
· система аварийного охлаждения активной зоны, реактора. (Рис 3)
· система аварийного газоудаления;
· защитные элементы границы давления первого контура.
Рис.3 Система аварийного охлаждения активной зоны реактора ВВЭР
Система управления и защиты выполняет функцию защиты первого и второго барьеров безопасности. Конкретные функции безопасности, выполняемые СУЗ, включают;
· ограничение периода и величины нейтронного потока в пусковом, рабочем диапазоне в зависимости от заданного значения мощности, числа работающих ГЦН;
· ограничение давления над активной зоной и температуры теплоносителя в любой горячей нитке петли, предотвращение снижения разности между температурой насыщения в первом контуре и максимальной температурой в горячих нитках петель;
· предотвращение снижения уровня в КД (рис.4) или котловой воды в ПГ.
Рис 4. Компенсатор давления
Система аварийного охлаждения предназначена для заполнения реактора теплоносителем при течах первого контура, отвода остаточных тепловыделений и аккумулированной теплоты. Система включает гидроемкости высокого давления, баки атмосферного давления, систему аварийной подпитки первого контура (насосную), системы пассивного отвода теплоты от парогенератора, теплоносителя реактора. Все составные части системы аварийного охлаждения выполняют функцию защиты топливной матрицы и оболочки твэлов подачей теплоносителя в активную зону, созданием аварийных контуров теплоотвода, выполнения других конкретных функций безопасности, зависящих от конкретного выбора параметров срабатывания различных частей системы.
Система аварийного газоудаления выполняет функцию удаления неконденсирующихся газов из первого контура и защищает твэлы, предотвращая срыв естественной циркуляции в первом контуре.
Защитные элементы границы давления первого контура предотвращают повышение давления в первом контуре более чем до 1,15 от рабочего, тем самым предотвращая разрушение третьего барьера безопасности, недопустимый рост значений параметров теплоносителя, нарушение условий охлаждения твэлов.
3.2 Локализующие системы безопасности
В состав локализующих систем входят:
· герметичная облицовка или металлическая защитная оболочка;
· система теплоотвода от среды и/или герметичной оболочки;
· система изолирующих устройств, герметичных проходок, шлюзов;
· система контроля присутствия в среде защитной оболочки горючих газов и система аварийного сжигания водорода.
Пример локализующей системы безопасности показан на рис.5
Рис.5. Локализующая система безопасности с реактором ВВЭР.
Герметичная облицовка и/или защитная оболочка являются барьером для распространения радиоактивных продуктов в окружающую среду.
Система теплоотвода обеспечивает не превышение значений теплотехнических параметров в среде защитной оболочки - функцию защиты барьера. Шлюзы (люки) предназначены для обеспечения доступа персонала, оборудования и материалов при ремонте (на остановленном реакторе), для доставки (выгрузки) топлива в (из) бассейн перегрузки. Изолирующие устройства включают арматуру, перекрывающую коммуникации, которые связывают оборудование и системы внутри и вне герметичного объема.
Система контроля горючих газов и сжигания водорода выполняет функцию безопасности - предотвращает образование взрывоопасных концентраций или неорганизованное горение водорода в помещениях защитной оболочки.
3.3 Обеспечивающие системы безопасности
В состав обеспечивающих систем входят:
· система аварийного электропитания первой группы - аварийные аккумуляторные батареи;
· система аварийного электропитания второй группы - аварийные дизель-генераторы;
· системы сжатого газа для привода пневмоарматуры;
· системы вентиляции.
3.4 Управляющие системы безопасности
В состав управляющих систем безопасности входят:
· система автоматической остановки реактора;
· система приведения в действие технических средств безопасности.
· Система автоматической остановки реактора включает датчики, устройства логической обработки и формирования управляющих сигналов, воздействующих в аварийных режимах на приводы органов регулирования (ПС СУЗ).
Функции системы автоматической остановки реактора взаимосвязаны с функциями систем АЗ. Система приведения в действие технических средств безопасности включает датчики, устройства логической обработки и формирования управляющих сигналов, которые приводят в действие активные элементы защитных, локализующих, обеспечивающих СБ (вентили с электра- или пневмоприводном, изолирующие устройства, дизель-генераторы и т.п.)
4. Требования к системам безопасности
Системы безопасности должны обеспечивать в аварийных режимах работы АЭС выполнение критических функци безопасности:
· аварийный останов реактора и поддержание его в подкритическом состоянии (СУЗ);
· аварийный отвод тепла от активной зоны реактора (САОЗ);
· удержание радиоактивных веществ в установленных границах (защитная оболочка).