168388 (Принципы обеспечения безопасности АС на этапах, предшествующих эксплуатации)

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ

им. С. ОРДЖОНИКИДЗЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КСЕ

на тему “принципы обеспечения безопасности АС на этапах, предшествующих эксплуатации”

ВЫПОЛНИЛА СТУДЕНТКА: О.В. Пименова, ПМ в энергетике, I-2

РУКОВОДИТЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА: проф. В.Я. Афанасьев.

Москва, 1997 год.

ОГЛАВЛЕНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ 3

• ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 4

• НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ 7

• ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БЕЗОПАСНОСТИ :

1. ПРИНЦИП ЗАЩИТЫ В ГЛУБИНУ 8

1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ БЕЗОПАСНОСТИ : 12

1. КОНТРОЛЬ И УПРАЛЕНИЕ РЕАКТИВНОСТЬЮ 12

1. ОХЛАЖДЕНИЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ РЕАКТОРА 14

1. ЛОКАЛИЗАЦИЯ И НАДЕЖНОЕ УДЕРЖАНИЕ

РАДИОАКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ 15

3.ПРИНЦИП ЕДИНИЧНОГО ОТКАЗА 16

• ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cправочно-информационный материал по безопасности российских атомных станций (АС) “Безопасность атомных станций” . РосэнергоАтом и ВНИИАЭС,

М.:1994.

1. Справочник по безопасности АС при эксплуатации “Memento de la Surete Nucleaire en Exploitation” . Electricite de France :1993.

2. ВВЕДЕНИЕ

В РФ, как и во многих странах мира, сооружаются и работают атомные электростанции, предназначенные для производства электроэнергии и тепла.

По назначению и технологическому принципу действия атомные электростанции практически не отличаются от традиционных тепловых электростанций (ТЭС), использующих в качестве топлива уголь, газ или нефть. Как и ТЭС или другие промышленные предприятия, атомные электростанции неизбежно оказывают определенное влияние на окружающую их природную среду за счет:

• технологических сбросов тепла (тепловое загрязнение);

• общепромышленных отходов;

• выбросов, образующихся при эксплуатации газообразных и жидких радиоактивных продуктов, которые хотя и незначительны и строго нормированы, но имеют место.

Главная особенность технологического процесса на АС с использованием ядерного топлива заключается в образовании значительных количеств радиоактивных продуктов деления, находящихся, в основном, в тепловыделяющих элементах активной зоны реактора. Для надежного удержания (локализации) радиоактивных продуктов в ядерном топливе и в границах сооружений атомной станции в проектах АС предусматривается ряд последовательных физических барьеров на пути распространения радиоактивных веществ и ионизирующих излучений в окружающую среду. В связи с этим атомные станции технически более сложны по сравнению с традиционными тепловыми и гидравлическими электростанциями.

Как показывает практика, на АС возможны нарушения режимов нормальной эксплуатации и возникновение аварийных ситуаций с выходом радиоактивных веществ за пределы АС. Это представляет потенциальный риск для персонала АС, населения и окружающей среды и требует принятия технических и организационных мер, снижающих вероятность возникновения таких ситуаций до приемлемого минимума.

С публикацией документа МАГАТЭ INSAG-4 “Культура безопасности” изменился взгляд на пути обеспечения безопасности. В частности, в данном документе подчеркивается необходимость формирования у эксплуатационного персонала не механического, а осознанного, нацеленного на безопасность мышления и следованиям нормативной документации.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Любые виды промышленной деятельности характеризуются наличием риска возникновения аварий с серьезными последствиями. Для каждого вида деятельности риск специфичен, также как и меры по его уменьшению. Так, в химической промышленности это риск утечки токсичных веществ в окружающую среду, риск пожаров и взрывов на химических заводах. Ядерная промышленность не является исключением.

Особенностью объектов ядерной энергетики, основную часть которых представляют атомные станции, является образование и накопление значительных количеств радиоактивных веществ в процессе их эксплуатации. Большую их часть составляют продукты деления урана с суммарной активностью порядка 10²⁰ Беккерелей (Бк)⁰. Именно по этой причине с АС связан специфический риск — потенциальная радиологическая опасность для населения и окружающей среды в случае выхода радиоактивных продуктов за пределы АС.

Многолетний опыт эксплуатации АС показывает, что при работе в нормальных режимах они оказывают незначительное влияние на окружающую среду (радиационное воздействие от них составляет величины, не превышающие 0,1-0,01 от фоновых значений природной радиации). В отличии от электростанций, работающих на органическом топливе, АС не потребляют кислород, не выбрасывают в атмосферу золу, углекислый и сернистый газы и окись азота. Радиоактивные выбросы атомной станции в атмосферу создают в десятки раз меньшую дозу облучения на местности, чем тепловая станция той же мощности.^**

Тем не менее, при эксплуатации АС не включается вероятность возникновения инцидентов и аварий, включая тяжелые аварии, связанные с повреждением тепловыделяющих элементов и выходом из них радиоактивных веществ. Тяжелые аварии проходят очень редко, но величины их последствий при этом очень велики. Таким образом, вероятность возникновения аварии находится в обратной зависимости от величины ее последствий, что хорошо иллюстрирует кривая Фармера.

Основной целью обеспечения безопасности на всех этапах жизненного цикла АС является принятие эффективных мер, направленных на предотвращение тяжелых аварий и защиту персонала и населения за счет предотвращения выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду при любых обстоятельствах.

АС является безопасной, если:

• радиационное воздействие от нее на персонал, население и окружающую среду при нормальной эксплуатации и при проектных авариях не приводит к превышению установленных величин;

• радиационное воздействие ограничивается до приемлемых значений при тяжелых (запроектных) авариях.

Жизненный цикл АС, начиная с этапа проектирования и заканчивая этапом снятия с эксплуатации, пронизан деятельностью, направленной на обеспечение безопасности, причем для каждого этапа характерен свой набор задач.

КРИВАЯ ФАРМЕРА

(зависимость величины последствий аварии от

вероятности ее возникновения)

ПОСЛЕДСТВИЯ

(дозовый предел облучения, Зв/год)

недопустимая зона

0,1

остаточ-

ный

риск*

0,004

проектные аварии риск отказов и нарушений при

нормальной эксплуатации

10^-7** 10^-2 ВЕРОЯТНОСТЬ

* остаточный риск - это риск, который продолжает существовать несмотря на все предпринятые меры (например, риск падения метеорита на защитную оболочку АС )

** вероятность 10-7 означает, что событие может произойти 1 раз в

10 000 000 лет.

Основы безопасной эксплуатации АС закладываются на этапе проектирования, поэтому главные задачи этого этапа — наиболее полный учет в проекте требований и принципов безопасности, использование систем безопасности и таких проектных решений, при которых реакторная установка обладает свойствами самозащищенности.

На этапах изготовления оборудования и строительства АС задачами безопасности являются применение апробированных технологий, соблюдение проектных требований и требований специальной нормативно-технической документации и выполнение работ на высоком уровне качества.

На этапе ввода в эксплуатацию задачами обеспечения безопасности являются всеобъемлющие и качественные наладка и функциональные испытания смонтированного оборудования и систем с целью подтверждения их соответствия требованиям проекта.

На этапе эксплуатации главной задачей обеспечения безопасности является ведение технологических режимов м соответствии с технологическим регламентом, инструкциями по эксплуатации и другими регламентирующими документами при наличии необходимого уровня подготовки персонала и организации работ. Конкретные задачи зависят от режимов эксплуатации.

Задача нормальной эксплуатации — сведение к минимуму радиоактивных выбросов, присущих режиму нормальной эксплуатации, за счет:

• обеспечения правильного функционирования систем и оборудования;

• предупреждение отказов и аварий.

При возникновении отказов и инцидентов — предотвращение из перерастания в проектные аварии за счет:

• следования соответствующим инструкциям;

• контроля за важными для безопасности параметрами.

При возникновении проектных аварий — предотвращение их перерастания в запроектные за счет:

• следования инструкциям и процедурам по управлению и ликвидации аварий;

• контроля правильности функционирования систем безопасности.

При возникновении запроектных аварий — сведение к минимуму воздействия радиации на персонал, население и окружающую среду за счет:

• ввода в действие планов мероприятий по защите персонала и населения;

• следования инструкциям и руководствам по управлению запроектными авариями.

На этапе снятия с эксплуатации задачей безопасности является выполнение мероприятий по долговременному захоронению радиоактивных продуктов и надзору за безопасностью при выполнении демонтажа оборудования.

НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

В настоящее время мировым сообществом выработаны общие принципы обеспечения безопасности АС. Они универсальны для всех типов реакторов, хотя и существует необходимость их адаптации к проектным или эксплуатационным особенностям конкретных реакторных установок. Эти принципы уточняются и дополняются по результатам опыта эксплуатации и анализа аварий (например, анализа уроков, извлеченных из аварии на АС “Три Майл Айленд”).

Основные принципы безопасности содержатся как в российской нормативной, так и в международной нормативно-регламентирующей документации. Международным Агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) и Международной консультативной группой по ядерной безопасности (INSAG)⁰ разработан ряд рекомендательных документов, определяющих общие подходы и принципы обеспечения безопасности. Среди них документами принципиального значения являются: “Основные принципы безопасности атомных электростанций” (INSAG-3) и “Культура безопасности” (INSAG-4).

В Российской Федерации действует более сотни специальных правил и норм (серия “Правила и нормы в атомной энергетике” - ПНАЭ). Эта документация нормативного характера охватывает все этапы жизненного цикла АС; она была разработана на основе международного опыта с учетом российской специфики. В частности, в “Общих положениях обеспечения безопасности атомных станций -(ОПБ-88)” как в документе верхнего уровня, определены основные цели, критерии и принципы безопасности АС, на основе которых разработаны специальные нормы и правила следующих уровней. В ОПБ-88 учтены рекомендации INSAG-3,INSAG-4 и других документов МАГАТЭ.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БЕЗОПАСНОСТИ :

1. ПРИНЦИП ЗАЩИТЫ В ГЛУБИНУ

Среди основных принципов безопасности АС особое место занимает принцип защиты в глубину (глубоко эшелонированной защиты).

Принцип глубоко эшелонированной защиты предполагает создание ряда последовательных уровней защиты от вероятных отказов технических средств и ошибок персонала, включая:

• установление последовательных физических барьеров на пути распространения радиоактивных продуктов в окружающую среду;

• предусмотрение технических и административных мероприятий по сохранению целостности и эффективности этих барьеров;

• предусмотрение мероприятий по защите населения и окружающей среды в случае разрушения барьеров.

Принцип глубоко эшелонированной защиты обеспечивает ограничение в рамках каждого уровня (эшелона) последствий вероятных отказов технических средств и ошибок персонала и гарантирует, что единичный отказ техническиx средств или ошибка персонала не приведут к опасным последствиям. В случае множественных отказов технических средств и/или ошибок персонала, применение этого принципа снижает вероятность отрицательного воздействия радиации на персонал, население и окружающую среду.

В основе данного принципа лежит установление ряда последовательных физических барьеров, обеспечивающих надежное удержание радиоактивных веществ в заданных объемах или границах сооружений АС. Система барьеров включает в себя:

1. топливную матрицу;

1. оболочки тепловыделяющих элементов;

1. границы контура теплоносителя;

1. герметичное охлаждение локализующих систем безопасности (например, защитная оболочка).

Каждый физический барьер проектируется и изготавливается с учетом специальных норм и правил для обеспечения его повышенной надежности. Количество барьеров между радиоактивными продуктами и окружающей средой, а также их характеристики определяются в проектах АС.