Вопросы реализации принципа обоснования при проектировании систем безопасности АЭС с ВВЭР-1000 Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИК

I

УДК 621.039:620.9

ВОПРОСЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА ОБОСНОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВВЭР-1000

В.А. ХРУСТАЛЕВ *, А.В. ШУТИКОВ **, М.В. УЛЬЯНОВА **, М.В. ГАРИЕВСКИЙ ***

* Саратовский государственный технический университет,

** Филиал ФГУП концерна "Росэнергоатом" "Балаковская АЭС”,

Отдел энергетических проблем Саратовского научного центра Российской

Академии наук

В статье показана необходимость обоснования дополнительных систем безопасности АЭС с ВВЭР на основе комплексного учета всех составляющих потенциального вероятного ущерба в расчете на событие тяжелой аварии. К числу таких факторов должен быть отнесен и возможный ограничительный запрет на дальнейшее развитие АЭС в случае еще одной тяжелой аварии.

В настоящее время основы определения социального, экологического и материального ущерба при аварийных ситуациях на атомных электростанциях изложены в ряде нормативных и ведомственных материалов. Например, в НРБ-99 (СП 2.6.1.758-99 - Ионизирующие излучение. Радиационная безопасность) статья 2.7. гласит: "облучение в коллективной эффективной дозе в 1 чел.'Зв приводит к потенциальному ущербу, равному потере 1 чел.тода жизни населения. Величина денежного эквивалента потери 1 чел.*года устанавливается не менее одного годового душевого национального дохода".

Вопрос о денежном эквиваленте потери 1 чел.*года жизни населения оказывается весьма важным при обосновании оправданности снижения риска потенциального (средневероятного) облучения популяции из N индивидуумов. Такое снижение обеспечивается (в проектах, при эксплуатации, в том числе и на стадии ее завершения) введением новых дополнительных систем и (или) мероприятий, повышающих безопасность АЭС (нормативный критерий 2.10. в НРБ-99).

В современном мире в странах, реализующих устойчивые долговременные концепции развития топливно-энергетического комплекса и энергетического хозяйства за счет существенной доли атомной энергетики, последствия тяжелых (запроектных) аварий на АЭС и обеспечивающих предприятиях топливного цикла определяются не только перечисленными в п. 2.10. НРБ-99 факторами. Так, в работе [1] было показано, что необходимо учитывать возможную (с той или иной вероятностью) ответную вынужденную реакцию правительств (ЛПР - лиц, принимающих решение) на тяжелую аварию на АЭС. Речь идет об авариях, которые по потенциальным ущербам могут быть сопоставимы с произошедшими в США (Три-Майл-Айленд-2, 1979 г.) и в бывшем СССР (Чернобыльской АЭС, 1986 г.).

В качестве такого значительного дополнительного фактора, оценивающего возможные длительные потери от диспропорций в развитии экономики государств со значительной долей АЭС в энергетике, выбран интегральный за определенный поставарийный период системно-экономический ущерб (табл. 1).

© В.А. Хрусталев, А. В. Шутиков, М. В. Ульянова, М. В. Гариевский Проблемы энергетики, 2007 № 5-6

Пример формализации ущербов системно-экономического характера в случае события тяжелой аварии АЭС

Реакция властей на событие аварий Вероятность реакции Ущербы экономики государства

Отсутствие реакции Ро Зо

Частичный мораторий Рч Зч

Мораторий на неопределенное время на сооружение новых АЭС Рм Зм

Полный мораторий на сооружение новых и эксплуатацию уже действующих АЭС Р Л п.м. З -'п.м.

В работе [1] в качестве примера рассмотрены оценки фактора диспропорций в развитии ТЭК для России от 2005 до 2025 гг. в сравнении с данными США за период 1985-2050 гг. При таком анализе для России есть спорные вопросы, связанные при тех или иных ограничениях развития АЭС: с оценкой потерь от снижения экспорта нефти, газа, с динамикой изменения цен (среднеевропейских и ближнезарубежных), нормами временного дисконтирования, с замещающими сценариями развития энергетики и др. В целом, однако, можно утверждать, что учет этого фактора, поднимает значимость безопасности АЭС в России на более высокий ценовой уровень. Это позволит обоснованнее ставить и решать задачи оптимизации с большей социальной пользой.

В этом же направлении воздействует и уточнение (поднятие) значения денежного эквивалента 1 чел.*года потери (сокращения) жизни населения или 1 чел.тода недожития.

Этот показатель по абсолютной величине эквивалентен другому -"продлению на 1 чел/год СОППЖ” - увеличению на 1 чел.*год средней ожидаемой продолжительности предстоящей жизни (применяется в США и др. странах). Для выбора конкретных решений по управлению риском или установления их приоритетного временного ряда, для оптимизации процесса повышения безопасности персонала населения необходимо знать стоимость продления жизни теми или иными мерами технического или организационного характера [1, 2, 3]. Причем организационные решения почти всегда менее затратны, хотя их результативность может быть также весьма весомой [3].

В табл. 2, 3 приведены, по данным [4], стоимости продления жизни в долларах в год, по разным направлениям (техническим системам и мерам организационного характера) снижения техногенного риска в энергетике США (табл. 2), а также осредненные по всем областям жизнедеятельности для стран, отличающихся уровнем экономического развития (табл. 3).

Таблица 2

Цена продления СОППЖ для США в области энергетики*

Технические системы и меры организационного характера Стоимость продления жизни, долл./год

Противопожарные дымовые извещатели (0,08-0,5)-106

Улавливание на 85 % серы на угольных ТЭС: высокосернистый; низкосернистый (0,1-1,4)106 (0,7-10)106

Готовность к особо опасным природным условиям 1,1106

Сейсмостойкое строительство 17,7-106

Технические системы безопасности АЭС: системы аварийного охлаждения активной зоны; противоаварийная защитная оболочка 0,1106 4,0106

* Данные Гарвардского Центра по анализу риска

Таблица 3

Цена продления СОППЖ в др. странах, осредненно для всех областей жизнедеятельности

Страны по сост. на 1985 г. Стоимость продления жизни, долл./ год

Китай (1-6)-103

Россия (бывший СССР, 1 дол. - 60 коп.) (5-30)103 - (3-18)103 (1985г.)

Великобритания (30-80)-103

США (80-200)-103

В [2] более подробно изложены методические подходы при оценке "стоимости человеческой жизни" или "цены спасения жизни". Последний показатель (Цс.ж.) более утвердился в исследованиях России и, как известно, определяет средневзвешенные на данный период по основным сферам жизнедеятельности затраты в спасение жизни каждого дополнительного индивидуума, т. е. ниже установившегося уровня техногенной смертности.

Анализ многих источников по страхованию, компенсационным выплатам при потере жизни или здоровья, с одной стороны, и затрат в различных сферах в жизнесбережение и безопасность - с другой, показывает на имеющуюся корреляцию между стоимостью продления жизни, ценой спасения жизни и стоимостью жизни. Это наглядно видно, если принять максимальное продление жизни для одного среднестатистического гражданина, равное У полной ее продолжительности, т. е. 3235 лет.

Несколько официальных документов дают диапазон возможных количественных оценок стоимости человеческой жизни в России вне связи с эквивалентированием дозы в 1 чел/Зв с 1 чел/годом недожития и душевым годовым национальным доходом. Так, согласно федеральному закону РФ о защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера (ст. 18), граждане РФ имеют право на возмещение ущерба, причиненного их здоровью и имуществу, вследствие ЧС. Порядок и условия государственного социального страхования и размеры компенсаций и льгот в соответствии с п. 1 данной статьи устанавливаются законодательством РФ и законодательством субъектов РФ. В результате компенсация потерь вследствие гибели людей не превышает (для многих субъектов, включая Москву, Санкт-Петербург) 100 тыс. рублей за 1 летальный исход.

По другому закону все граждане РФ, подвергавшиеся радиационному воздействию вследствие чернобыльской катастрофы, независимо от места проживания, подлежат обязательному бесплатному государственному страхованию от риска радиационного ущерба в пределах 200-кратной суммы установленного законом размера минимальной месячной оплаты труда. При текущем значении МРОТ = 1100 руб. предел выплачиваемой суммы составит 220 тыс. рублей.

Размер единовременной страховой выплаты с 1 января 2007 года устанавливается исходя из максимальной суммы страховой выплаты по Федеральному фонду социального страхования на 2007г. - 46,9 тысяч рублей в случае смерти застрахованного лица и т.д.

Таким образом, ясно, что реальная стоимость 1 чел/года продления жизни в России занижена в десятки раз в сравнении, например, с США, где выплаты за гибель человека по техногенным причинам могут составлять от 1 до 6 млн. долларов. Это может снижать роль социального риска при обосновании уровня радиационной безопасности (НРБ-99, ОПОРБ-99, СП 2.6.1.799-99 - Ионизирующие излучение, радиационная безопасность), прежде всего, с точки зрения обоснованности и достаточности получаемых решений по защите и безопасности.

Для полной реализации принципа обоснования документ ОПОРБ-99 (Основные правила обеспечение радиационной безопасности) требует учитывать аспекты как технической, так и экологической безопасности, не ограничиваясь только радиологическими критериями, включать в анализ социальноэкономические, психологические и др. факторы.

Думается, это позволяет включать в расчет и вышеназванный фактор ущерба от возможных диспропорций в развитии энергетики и экономики страны при частичном ограничении или полном запрете эксплуатации и (или) развития АЭС при допущении еще одной тяжелой (запроектной) аварии (табл. 1).

В конечном счете, при всей важности социальной составляющей ущерба учет только этого фактора даже при запредельно высоких (для России) стоимостях 1 чел.тода недожития не обеспечивает объективно корректного выполнения принципа оптимизации. Покажем это на примере обоснования только одного дополнительного мероприятия по повышению надежности аварийного питания парогенераторов (ПГ) энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000. Подобное мероприятие уже внедрено на ряде блоков с ВВЭР-1000, но в состав предусмотренных проектом мер безопасности ранее не входило.

Как отмечено в [5], на энергоблоках 3 и 4 Нововоронежской АЭС, энергоблоках Кольской АЭС за счет средств, предоставленных ЕБРиР (Европейским Банком Реконструкции и Развития), внедрена дополнительная система аварийной подачи питательной воды в ПГ с применением дизель-насосной установки (ДНУ). В состав ее входят три ДНУ, общие для всех энергоблоков (две ДНУ - рабочие, одна - резервная).

Предложены также и менее затратные (но и менее эффективные) варианты:

- использование пожарного автомобиля (расход не менее 90 м3/ч и давление напора не менее 8 кгс/см2);

- пассивная подпитка ПГ водой из трубопроводов и деаэраторов машинного зала (предложение РНЦ "КИ" - 2001 г.) и др. мероприятия.

Если составить матрицу затрат и эффектов от реализации, например ДНУ (2 рабочих + 1 резервная), то результаты обоснования такого мероприятия при разных исходно принимаемых к учету факторах не будут однозначными. На рис. 1 показана одна из возможных схем надежного питания парогенераторов при полном обесточении АЭС и незапуске дизелей с установкой общеблочной ДНУ. Возможное снижение вклада событий с нарушением питания ПГ при полном обесточении станции в частоту аварий с повреждением активной зоны 1ПАЗ оценено (для иллюстративных расчетов) в п. 2 табл. 4.

Из табл. 4 видно, что, несмотря на относительно невысокие затраты в планируемое мероприятие по повышению надежности аварийной подпитки ПГ АЭС с ВВЭР (рассмотрено как пример для анализа), даже при достаточно высоких принимаемых значениях денежного эквивалента потери 1 чел.*года продолжительности жизни, эффект от его реализации наблюдается только при крайне высоких (практически нереальных для современных АЭС с ВВЭР-1000) полных коллективных (коммитментных) дозозатратах населения и персонала в аварийный и поставарийный периоды. Причем представленные результаты показывают, что относительно небольшой эффект достигается только в том случае, если исходная частота событий тяжелых аварий с ПАЗ достаточно велика, например в данном примере 10-4 (реакт.тод)-1 вместо рекомендуемых МАГАТЭ 10-5 (реакт.тод)-1 для АЭС с водоводяными реакторами нового поколения. Сегодня этот показатель, а также предел по частоте сверхпредельных аварийных выбросов 10-7 (реакт.тод)-1 являются нормативными при проектировании, и поэтому вероятность среди

населения и персонала высоких суммарных доз (числа летальных исходов) низка и должна снижаться и далее.

Рис. 1. Возможная схема надежного питания парогенераторов в аварийном режиме

Необходимость внедрения данного мероприятия сегодня очевидна и для

других, менее консервативных оценок, в том числе, возможно, и для ^ ПАЗ = 10-6

(реакт.тод)-1. Примирить эти противоположные выводы можно, если, наряду с консервативно оцениваемой социальной составляющей приведенного ущерба (средневзвешенного годового риска), оценивать другие слагаемые риска: прямые и косвенные материальные, экологокомпенсационные и системно-энергетические потери из-за недоотпуска электроэнергии в течение длительного времени простоя аварийного блока (восстановительный период, например, - до 1,5 лет (НВАЭС)).

Опыт аварий с ПАЗ на АЭС с PWR (США) показывает, что после подобной аварии была досрочно завершена эксплуатация аварийного блока (ТМ1-2 -1978 г.). Но, как отмечается в ряде публикаций, главное негативное значение имело последующее сдерживание темпов развития, вплоть до приостановления всякого сооружения новых АЭС, что характерно для США по настоящее время.

В работе [1] показано, что принцип обоснования, прописанный в НРБ-99, как обязательный с использованием нормативного критерия 2.10 должен быть расширен до системного понимания соотношения затрат в реализацию какого-либо мероприятия, дополнительно повышающего надежность и безопасность АЭС, с одной стороны, и ожидаемого (предотвращаемого) ущерба в расширенной системе: "атомная энергетика и обеспечивающие предприятия", "традиционная энергетика", замещение углеводородного экспорта по среднеевропейским ценам и другие составляющие. Причем ущерб, наносимый народному хозяйству из-за вероятных ограничительных решений по развитию АЭС в стране из-за еще одной тяжелой аварии, должен рассчитываться суммарно на определенном временном горизонте.

Таблица 4

Укрупненный анализ снижения социальной составляющей приведенного ущерба тяжелых аварий при повышении надежности аварийного питания парогенераторов (метод крайних

оценок при консервативном подходе)

№ Наименование величины (статьи) расчета Расчетные оценки

min max

1 Вклад событий с прекращением питания ПГ в частоту аварии с ПАЗ до модернизации систем их подпитки, % 20 40

2 Частота аварий с повреждением активной зоны до и после модернизации системы питания ПГ: при ^ПАз = 1°-5 (реакт-год)-1; ^АЗ при ^ПАз = 1°-4 (реакт-год)-1; ^АЗ min 0,910-5 max 0,910-4 0,810-5 0,810-4

3 Дозозатраты персонала и окружающего населения при ЗА с ПАЗ (при запроектной аварии с повреждением активной зоны) в чел.-Зв и эквивалентное им общее число лет недожития в чел.-год низкие 10 средние 100 высокие 1000 1000 10000 100000

4 Стоимость 1 чел.-год, руб 105 107

5 Социальный ущерб на событие аварии с ПАЗ (тяжелая или запроектная), руб дозозатраты, чел.-зв: 10 - низкая оценка 102 - средняя 103 - высокая 104 - очень высокая 105 - крайне высокая 106 107 108 109 1010 108 109 1010 1011 1012

6 Приведенный эффект от снижения социального ущерба за счет модернизации систем надежного питания ПГ, руб/год снижение частоты аварии Л^паз (реакт-год)-1

(0,1-0,2)10-5 | (0,1-0,2)10-4

цена 1 чел.-год, руб

105 107 105 107

дозозатраты, чел.-Зв: 10 - низкая оценка 102 - средняя 103 - высокая 104 - очень высокая 105 - крайне высокая 1-2 10-20 (1-2)102 (1-2)103 (1-2)104 (1-2)102 (1-2)103 (1-2)104 (1-2)105 (1-2)106 10-20 (1-2)102 (1-2)103 (1-2)104 (1-2)105 (1-2)103 (1-2)104 (1-2)105 (1-2)106 (1-2)107

7 Вероятные затраты в сооружение общестанционной ДНУ, руб 8-106 8107

8 Итоговый эффект от реализации ДНУ для повышения аварийной надежности питания ПГ, руб/год снижение частоты аварии Л^паз (реакт-год)-1

(0,1-0,2)10-5 | (0,1-0,2)10-5

цена 1 чел.-год, руб

105 | 107 105 | 107

дозозатраты, чел.-Зв: 10 - низкая оценка 102 - средняя 103 - высокая 104 - очень высокая 105 - крайне высокая нет Э( >фекта

нет Э( >фекта

нет Э( >фекта

нет Э( >фекта

нет нет нет от 2 до 12 млн. руб.

* С учетом дисконтирования за 10-ти летний период, ,Е*-ЗШУ

Так, оценки, приведенные в [1], повышают на порядок и более эффект, в сравнении с рассчитанным в строке 6 табл. 4, за счет суммирования с системным предотвращаемым ущербом (эффектом) из-за безограничительного (относительно намеченных программ) развития атомных электростанций в России.

Как показали расчетные эксперименты, в том числе в [1], учет данного фактора значительно поднимает планку цены вопроса безопасности АЭС и позволяет более разумно ("в запас человека”) обосновывать технические решения и дополнительные меры, включая рассмотренные в статье, как повышающие надежность и безопасность.

Summary

In paper necessity of a substantiation of additional systems of safety of atomic power station with WWER is shown on the basis of the complex account of all components of potential probable damage counting upon event of a collapse. To number of such factors should be referred and a possible restrictive interdiction to the further development of atomic power station in case of one more collapse.

Литература

1. Аминов Р.З. Научное обоснование решений по безопасности АЭС с ВВЭР на основе концепции разумной достаточности / Р.З. Аминов, В.А. Хрусталев // Известия Академии наук. Энергетика. - 2005. - № 4. - С. 10-21.

2. Басов В.И., Хрусталев В.А. Управление риском АЭС с реакторами ВВЭР / В.И. Басов, В.А. Хрусталев. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 136 с.

3. Профессиональная надежность персонала АЭС / П.Л. Ипатов, В.К. Мартенс, А.В. Сорокин, А.Ф. Бобров, В.И. Басов. - Саратов: Изд-во Саратовского университета, 2003. - 232с.

4. Управление риском социально-экономических системах: концепция и методы ее реализации. 4.2. Принципы управления риском. Объединенный комитет по управлению риском Государственных научно-технических программ // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - 1996. - Вып. 2.

- С. 18-67.

5. Севостьянов В. С. Подпитка парогенераторов при полном обесточивании АЭС: Сборник трудов СГТУ. - Саратов. - 2006. - №5.

6. Благовещенский А.Я. Энергетические режимы реакторной установки с ВВЭР-1000 на собственной циркуляции теплоносителя / А.Я. Благовещенский и др. // Теплоэнергетика. - 2004. - № 2.

Поступила 12.02.2007