CC BY
51
ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2013 №3(8), С. 60-64
= ЭКСПЛУАТАЦИЯ АЭС -
УДК 621.311.25.004.7
ВЫБОР ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЕМОНТАЖА ОБОРУДОВАНИЯ БЛОКОВ АЭС, ВЫВОДИМЫХ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ
© 2013 г. А.И. Берела*, Б.К. Былкин**, С.А. Томилин*, А.Г. Федотов*
* Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Волгодонск, Ростовская обл. ** Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Поступила в редакцию 29.08.2013 г.
В работе рассмотрены вопросы и представлен алгоритм выбора оптимального значения параметров технологического процесса демонтажа оборудования блоков атомных электрических станций (АЭС), выводимых из эксплуатации, построенный с учетом опыта технологического проектирования в машиностроении. Представленный материал предназначен для специалистов, разрабатывающих технологии демонтажных работ в условиях обширного факторного массива среды проектирования.
Ключевые слова: блок АЭС, вывод из эксплуатации, демонтаж оборудования, технологический процесс, параметр демонтажной технологии, факторный массив, оптимизация, критерии оптимизации.
На основании анализа опыта создания и применения технологий демонтажа оборудования блоков АЭС в нашей стране и за рубежом, в том числе и собственного опыта в этой сфере деятельности, авторами работ [1, 2] были разработаны основные положения проблемно-ориентированной системы проектирования таких технологий. Основное назначение этой системы состоит в информационной и методической поддержке эксперта (специалиста в области демонтажных технологий) в решении технологических проблем ведения демонтажных работ на блоках АЭС, связанных [3 -
5]:
1) с обеспечением соответствия технологии демонтажа ограничениям и условиям проекта и технологического регламента вывода из эксплуатации блока в целом, в том числе технологии переработки радиоактивных отходов и утилизации материалов повторного ограниченного и неограниченного использования, получаемых при демонтаже;
2) с необходимостью адаптации технологии демонтажа к специфическим рабочим зонам в объемах зданий блоков АЭС, расположенным по помещениям, коридорам, различным отметкам уровня при неорганизованном и, как правило, стесненном для выполнения работ пространственном положении объектов воздействия;
3) с разнообразием и, во многих случаях, нетехнологичностью конструкций демонтируемого оборудования и его установки в помещениях с точки зрения производства демонтажных работ;
4) с фактором частичного разрушения штатных защитных барьеров радиационной безопасности и переноса большого количества радиоактивных веществ в твердом, жидком и газообразном состоянии в ходе демонтажных работ;
5) с обеспечением радиационной безопасности персонала, населения и окружающей среды;
©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2013
6) с существующими ограничениями в потребных для производства демонтажных работ ресурсах (экономических, дозовых, людских и др.).
Для решения данных проблем в указанной проблемно-ориентированной системе проектирования предложены:
- модель и правила организации пространства проектирования демонтажной технологии и принципиальная схема принятия в нем технологических решений;
- массив факторов, данных и сведений, используемых в процессе проектирования, упорядоченный в структурах представления;
- критерии принятия технологических решений и правило их применения.
Как видно из приведенного перечня, технологическая составляющая процесса демонтажных работ представлена в рассматриваемой системе проектирования только возможностью использования принципиальной схемы и критериев принятия технологических решений. Очевидно, что для формирования оптимального технологического процесса демонтажа этого не вполне достаточно. Поэтому возникла необходимость в совершенствовании указанной системы проектирования.
По мнению авторов настоящей работы, для совершенствования системы проектирования в направлении принятия оптимальных решений при разработке технологических процессов демонтажа оборудования может быть полезным применение богатого опыта технологического проектирования в машиностроении. Базовая установка данного опыта исходит из сущности самого понятия «технологический процесс», который формально можно охарактеризовать как процесс качественного и количественного изменения объектов производства, действующий в среде определенных условий, требований и ограничений.
Постановка задачи оптимизации технологического процесса в машиностроении [6] универсальна, она предусматривает наличие трех элементов: математической модели процесса, функции цели и метода оптимизации (оптимизационного алгоритма). Данная постановка задачи оптимизации справедлива и для проектирования демонтажных технологий.
Математическая модель и функции цели описывают все существенные для проектирования связи технических, технологических и организационных ограничений в искомых решениях. При обычном проектировании это нормативные таблицы, графики, номограммы, функциональные зависимости, они разрабатываются экспериментально или теоретически. Таким образом, математическая модель процесса представляет собой системное изложение в математической форме результатов и рекомендаций теории и практики оптимизируемого процесса.
Следуя данным представлениям можно построить алгоритм выбора оптимального значения параметра демонтажной технологии (рисунок 1), из сочетания которых формируется технологический процесс.
Факторный массив, используемый в матрицах отношений алгоритма, распределен по известным группам [2, 3]:
1) составляющие демонтажных работ (94 позиции);
2) факторы действия технологии (6 видов, 195 факторов);
3) данные по среде действия и объектам воздействия технологии (9 классов объектов, 145 экземпляров отношений);
4) граничные условия и условия безопасности (3 класса объектов, 75 экземпляров отношений).
В представленном алгоритме (рисунок 1), в процедурах 3, 8, 12, принятие технологических решений производится экспертом с использованием ряда критериев, представляющих как количественные, так и качественные (балльные) оценки. По результатам анализа основных методов формирования интегральных критериев [7, 8] и
условий применения критериев в системе разработки демонтажных технологий [2, 3] принят вариант сравнения альтернатив по векторному критерию эффективности. Он сводится к задаче принятия решения со скалярным критерием и переводом остальных количественных критериев в разряд ограничений (граничных условий) при предварительном ранжировании альтернатив по качественным критериям, оцениваемым в лингвинистической или балльной форме («да», «лучше», ..., «+», 1, «нет», «хуже», ..., «-», 0).
Факторы
среды действия
Оптимизируемый параметр
Граничные условия и условия безопасности
1. Разработка матрицы отношений: среда
действия -технологический параметр
Да
4. Исключить значения параметра
5. Формирование множества параметрических решений
высокое? >
Нет
13. Исключить
значение
параметра
Рис. 1. Алгоритм выбора оптимального значения параметра демонтажной технологии
Качественные критерии использованы, например, при принятии технологических решений и выборе средств технологического оснащения в технических предложениях
по технологии демонтажных работ на верхней плите реактора АМБ-100 блока №1 Белоярской АЭС и в подреакторном помещении при высоком уровне радиационного фона [9]. Другая часть критериев-ограничений несет пороговые значения, например, приемлемая коллективная доза, сроки выполнения работ.
Каждая из рассматриваемых альтернатив проходит через систему критериев [2, 3], один из которых gk принимается в качестве интегрального и присваивает альтернативам соответствующее значение эффективности Е, а остальные учитываются в виде ограничений, определяющих область допустимых альтернатив:
Е = gk; gl >gг(0), г = 1, 2, ..., I;
gi <gl(0), г = 1+1, 1+2, ..., п; г ф к,
где g(0 = ^1(0\ g2(00, ■■■, gn(00) - вектор, определяющий допустимые значения по всем критериям. Каждая из рассматриваемых альтернатив технологического решения проходит через систему критериев-ограничений, определяющих область допустимых альтернатив [2, 3]
В схеме применения критериев-ограничений последовательно формируются списки решений первого, второго и т.д. отборов. Подавляющее большинство технологических решений может быть принято экспертным методом на основе качественных и пороговых оценок.
В трудной для принятия решения ситуации альтернативы проходят ранжирование по степени предпочтительности на основании минимизации интегрального критерия 5е, построенного путем аддитивного преобразования частных критериев £Т -технологической себестоимости и - величины экономического ущерба, вызванного облучением в коллективной эффективной дозе 1 чел-Зв, отнесенных к показателям произведенной работы (массе демонтированного оборудования, длине пути перемещения и др.) [2, 3]:
¿Б = ¿Т + Яя = 2(Сх1 + СКЯу1 )ТЪ руб/т.
Здесь:
- С-п, руб/(чел.-ч) - технологическая себестоимость единицы трудоемкости выполнения г-го приема, операции, группы операций, процесса;
- 71, чел.-ч/т - трудоемкость выполнения г-го приема, операции, группы операций, процесса, отнесенная к показателю произведенной работы;
- Ся, руб/чел.-Зв - денежный эквивалент стоимости 1 чел.-Зв облучения персонала;
- Яу1, Зв/ч - мощность дозы у-излучения в рабочей зоне при выполнении г-го приема, операции, группы операций, процесса.
Снижение затрат на демонтажные работы за счет уменьшения радиационного фона в рабочих зонах достигается в ходе проведения подготовительных и вспомогательных работ (дезактивация, установка защитных экранов, подавление вторичных радиоактивных отходов и др.). Связанные с этим ресурсные затраты также распределяются по обеим составляющим и при минимизации критерия этот фактор учитывается.
В целом влияние составляющей технологической себестоимости СТ превалирующее в экономических затратах, поэтому необходимо стремится к минимизации ее величины, обеспечивая тем самым, чтобы принятые технологические решения оставались экономически приемлемыми и обеспечивали соблюдение условий безопасного производства работ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Система проектирования технологии демонтажа оборудования блоков АЭС при их выводе из эксплуатации, усовершенствованная использованием опыта проектирования машиностроительных технологий, позволяет реализовать выбор и обоснование оптимальных значений параметров демонтажной технологии. Для решения данной задачи система обеспечивает информационную и методическую поддержку эксперта - разработчика технологического процесса демонтажных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Былкин, Б.К. и др. Проблемно-ориентированная система проектирования технологии демонтажа оборудования при выводе из эксплуатации блоков АЭС [Текст] / Б.К. Былкин, А.И. Берела // Атомная энергия. - 2000. - Т. 89. - Вып. 3. - С. 189-196.
2. Берела, А.И. Разработка и внедрение проблемно-ориентированной системы проектирования технологии демонтажа оборудования блоков АС при их выводе из эксплуатации : автореф. дис. канд. техн. наук [Текст] / А.И. Берела. - М., 2001. - 22 с.
3. Берела, А.И. и др. Оптимизационные аспекты проектирования технологического процесса демонтажа оборудования при выводе из эксплуатации блоков атомных станций [Текст] / А.И. Берела, Б.К. Былкин, В.А. Шапошников // Тяжелое машиностроение. - 2004. - №6. - С. 9-14.
4. Разработка в проекте атомной станции вопросов демонтажа оборудования на стадии вывода энергоблока из эксплуатации [Текст] / Б.К. Былкин, А.И. Берела, И.И. Копытов // Теплоэнергетика. - 2006. - №9. - С. 68-72.
5. Былкин, Б.К. и др. Разработка технологических процессов демонтажа оборудования при выводе из эксплуатации атомных станций [Электронный ресурс] / А.И. Берела, А.Г. Федотов, С.А. Томилин, Б.К. Былкин // Инженерный вестник Дона: сетевой журн. - 2013. - №2. - Режим доступа: URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1734 - 25.08.2013.
6. Корчак, С.Н. и др. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: учеб. для вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» [Текст] / С.Н. Корчак, А.А. Кошин, А.Г. Ракович, Б.И. Синицын; под общ. ред. С. Н. Корчака. - М. : Машиностроение, 1988. - 352 с.
7. Введение в системный анализ: учеб. пособие для вузов [Текст]. - М. : Высш. шк., 1989. - 367 с.
8. Денисов, А.А. и др. Теория больших систем управления: учеб. пособие для вузов [Текст] / А.А. Денисов, Д.Н. Колесников. - Л. : Энергоиздат, 1982. - 288 с.
9. Берела, А.И. и др. Технологическое оборудование, применяемое в работах по выводу из эксплуатации блоков АЭС [Текст] / А.И. Берела, А.Г. Федотов, С.А. Томилин // Глобальная ядерная безопасность. - 2013. - №1(6). - С. 58-66.
Parameters Meaning Selection of Equipment Desoldering Technological Process of Removed from Operation NPS-blocks
A.I. Berela*1, B.K. Bylkin2, S.A. Tomilin**1, A.G. Fedotov***1
1 Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI», 73/94 Lenin St., Volgodonsk, Rostov region, Russia 347360, *e-mail: [email protected] ; **e-mail: [email protected] ; ***e-mail: [email protected] 2 National Research Centre "Kurchatov's Institute", 1 Akademika Kurchatova St., Moskow, 123182
e-mail: [email protected]
Abstract - The article considers the questions and gives the algorithm of parameters meaning selection of technological process of equipment desoldering, removed from operation NPS-blocks, which is based on the process of technological projecting in machine industry. This material is for use of specialists, designing desoldering technology in conditions of wide factorial massive of projecting environment.
Keywords: NPS-block, operation removal, equipment desoldering, technological process, desoldering technology parameter, factorial massive, optimization, optimization criterion.
