CC BY
114
Я • 7universum.com
AUNIVERSUM:
/W\ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
К ВОПРОСУ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОБЪЕКТОВ АЭС
Вертынский Олег Станиславович
канд. техн. наук, доцент кафедры промышленного и гражданского строительства Балаковского института техники, технологии и управления (филиал) Саратовского государственного
технического университета им. Гагарина Ю.А., РФ, Саратовская область, г. Балаково
E-mail: [email protected]
ON THE QUESTION OF SAFE OPERATION MANAGEMENT OF ATOMIC POWER STATION OBJECTS
Oleg Vertinskiy
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Industrial and Civil Construction Chair, Balakovo Institute of Engineering, Technology and Management (branch) of Yuri Gagarin State Technical University of Saratov,
Russia, the Saratov Region, Balakovo
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрен вопрос безопасности атомных станций. Указаны факторы, влияющие на возможное возникновение ядерных событий. Приведены нормативные данные, указывающие на жесткие требования проектирования АЭС. Отмечается важность этапа технологического процесса строительства станции в обеспечении ее безопасности и, как следствие, его учет в современном программном обеспечении при проектировании атомных станций.
ABSTRACT
The issue of atomic stations safety is considered in the article. Factors influencing the possible occurrence of nuclear events are shown. Regulatory data
Вертынский О.С. К вопросу обеспечения безопасной эксплуатации объектов АЭС // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2015. № 7 (19) .
URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/2415
indicating severe requirements of atomic power station designing is specified. Importance of technological process stage of station building to ensure its security and to design atomic stations because of its registration in the modern software is underlined.
Ключевые слова: надежность конструкций, факторы обеспечения
безопасности, 6D-моделирование.
Keywords: structural reliability, factors of security enforcement, 6D-modelling.
Анализ надежности сооружений АЭС составляет неотъемлемую часть вероятностного анализа безопасности АЭС, являющихся объектами повышенной социальной опасности. Согласно статистике, в российской ядерной отрасли за последние 15 лет не произошло ни одного события уровня 4 и выше по восьмибалльной шкале INES (международная шкала ядерных событий). Событий третьего уровня за это время было несколько больше, но ни одно из них не имело последствий для населения. Это обстоятельство указывает на то, что атомные электростанции могут быть созданы с высокими показателями надежности и безопасности, обеспечивающими выполнение самых строгих требований [1].
В Программе развития атомной энергетики РФ на 1998—2005 годы и на период до 2010 года от 21 июля 1998 г. предусматривалось продление срока службы АЭС на 5—10 лет за счет проведения соответствующего комплекса работ для каждого энергоблока. Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 года, срок эксплуатации энергоблоков директивно увеличен уже на 10—20 лет, или в два раза больше, чем предполагалось в программе 1998 г. Следовательно, срок эксплуатации ядерных реакторов планируется увеличить до 50 лет [6].
К факторам, влияющим на безопасную эксплуатацию объектов АЭС, можно отнести следующие:
• человеческий фактор;
• надежность оборудования;
• надежность систем коммуникации;
• надежность строительных конструкций на стадии проектирования и изготовления:
- ограждающие конструкции (гермооболочка);
- несущий остов;
- фундаменты под здания, сооружения и оборудование.
• контроль надежности на стадиях строительства и эксплуатации.
Как видно, одним из ключевых факторов обеспечения безопасности является надежность фундаментов под особо опасные объекты АЭС. Как показывает опыт, грамотным проектированием и жесткими требованиями обеспечивается безаварийная работа станции или возможности предотвращения аварии. Так, например, согласно нормам проектирования [4], допустимое отклонение опорной поверхности фланца, главного разъема корпуса реактора от горизонтали составляет 1/10000 (в среднем для зданий 1/250), что составляет 0,5 мм для ВВЭР-1000. То же относится и к фундаментам (неравномерность осадки фундаментной плиты реакторного отделения: по осям 7,2 мм, а по диагонали 10 мм) и грунтовому основанию (масса сооружения, достигая 250 тыс., в среднем создает давление на грунтовое основание не более 0,5...0,7 МПа).
Известно, что надежность оснований и фундаментов зданий и сооружений определяется соотношением внешних нагрузок и несущей способностью основания или ожидаемых и предельных деформаций. Несущая способность и деформация грунтов зависят от ряда деформационных и прочностных характеристик грунтов, которые, как и нагрузки, являются случайными величинами.
Условие надежности как конструкции, так и основания можно записать в виде неравенства
S=R—F>0,
где: S — прочность;
R — сопротивление нагрузке (функция случайных чисел);
F — случайная функция нагрузки.
При учете специфических нагрузок учитывают статистические данные о возможных происшествиях (сейсмика, удар самолета, действие торнадо, воздействие ударной волны), выявляя вероятность их появления. Это связано с жесткими требованиями к надежности фундаментов при всех возможных экстремальных воздействиях на объекты атомной станции. Все экстремальные воздействия применительно к фундаментам в той или иной степени можно свести к воздействию на него динамических нагрузок. Так, например, при определении расчетных сейсмических нагрузок на здания и сооружения следует принимать расчетные динамические модели конструкций [5].
Однако, даже с учетом при проектировании полного комплекса специфических факторов и при предъявлении повышенных требований к проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений АЭС, у исследователей часто возникают вопросы, связанные с надежностью той или иной станции. Так, председатель Оренбургской областной общественной организации «Зеленый комитет» отмечает следующее [2]:
• Запорожская АЭС: в конце 3-летнего периода эксплуатации 1-го энергоблока при давлении на грунтовое основание около 0,4 МПа произошел крен сооружения из-за эксцентричного приложения равнодействующей нагрузок при нестабилизированной осадке. Для ликвидации крена применен контргруз из бетона объемом 650 м. куб. (1500 т), уложенный с эксцентриситетом в 30 м относительно оси реакторного отделения;
• Ровенская АЭС: недостаточные инженерно-геологические изыскания не позволили обнаружить карстовые полости. Для ликвидации возможной просадки (после обрушения здания пионерной базы в карстовую воронку) выполнена цементация грунта;
• Волгодонская АЭС: в принятом свайно-плитном фундаменте недобито до проектной отметки на глубину более 0,5 м 1110 свай (32,2 %), ввиду
чего сваи работают не как стойки, а как висячие. Имеющийся запас прочности позволяет сохранить стабильность фундамента.
Как видно, вопросы повышения надежности в основном связаны с технологическим процессом строительства, в процессе возведения основы будущего опасного производственного объекта. Данной проблемой занимаются на международном уровне с участием наших ведущих строительных организаций. Так, ведущий американский поставщик ПО для проектирования сложных промышленных объектов (Intergraph Process, Power & Marine) разработал для АО «Атомэнергопроект» программное обеспечение для технологии проектирования 6D
При строительстве российских атомных станций уже давно используется формат 4D, где все операции описаны как в пространстве, так и во времени, но 6D-проектирование — это еще более перспективное проектирование. Оно подразумевает, что, помимо 3D-проектирования, в проекте будет реализовано управление поставками оборудования, персоналом и сроками строительства типового энергоблока. То есть к трем физическим измерениям добавятся еще три: время — в виде календарно-сетевого планирования сооружения блока; оборудование — как информация о конфигурации, комплектации и поставке необходимых материалов и агрегатов; ресурсы — трудовые, технические финансовые и иные. Перспективное 6D-проектирование состоит из нескольких этапов.
Первый шаг — это построение BD-модели объекта, в которой содержится почти вся номенклатура 6D-проекта. Уже из BD-модели можно получить почти все необходимые показатели для создания 6D-модели, такие как физические объемы оборудования, трубопроводов, количество сварочных швов и т. д.
Также 6D-модель включает в себя данные по количеству человеческих ресурсов с указанием их специализации и подрядчиков, что позволяет оптимизировать строительство по количеству трудовых ресурсов. То есть улучшается процесс возведения (в первую очередь подземной части).
Таким образом, при 6D-проектировании в режиме взаимодействия всех групп проектантов определяется непротиворечивость и гармоничность взаимного расположения всех элементов проектируемого объекта, выявляются возможные коллизии и проблемы на стадии проектирования перед экраном компьютера, обеспечивается вариативность проекта — появляется возможность рассмотрения большого числа вариантов проектных решений и выбора из них оптимального с использованием имеющегося набора типовых проектных решений.
Список литературы:
1. Антонова А.М. Экологические проблемы АЭС и их решения // Промышленные ведомости. — 2010. — № 10—12. — C. 7—8.
2. Домбровский В.Н. «Волго-донской треугольник» // Энергия, экономика, техника, экология — 2004. — № 12. — С. 25—27.
3. Китаев Г.А., Лавриненко С.В. Компьютерное моделирование в атомной энергетике / Тр. I Международного молодёжного форума «Моделирование в научных исследованиях». — Томск: ТПУ, 2013. — Т. 1. — С. 27—30.
4. РД 34 15.078-91. Рекомендации по проектированию фундаментов
турбоагрегатов. — М: Министерство Атомной энергетики
и промышленности СССР. — Введ. 01.01.1992.
5. СП 14.13330.2011. Актуализированная редакция СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах. — М: Издательство стандартов. — Введ. 20.05.2011.
6. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. Распоряжение
Правительства РФ от 13 ноября 2009 N 1715-р // Собрание
законодательства Российской Федерации. — 2009. — N 25. — 198 с.
