Надежность и безопасность АЭС - Международная шкала ядерных событий

Опыт эксплуатации показывает, что более чем в 40...50 % случаев причиной аварии является человеческий фактор. В экстремальных условиях персонал должен принимать правильные решения по предотвращению перерастания аварийных ситуаций в аварии или локализации (ограничения) аварии. В противном случае последствия аварии могут быть катастрофичными, как это было на ЧАЭС в 1986 г.
Для недопущения подобных катастроф и тяжелых последствий ядерных аварий необходимо иметь полную информацию и ясное_прнимание об аварийной ситуации (аварии). Именно этой цели и служит проведение классификации ядерных событий на АЭС с использованием международной шкалы ядерных событий (МШС). Таким образом, для оперативной информации о значимости (тяжести) ИСА с точки зрения безопасности АЭС МАГАТЭ разработана и рекомендована международная шкала ядерных событий (INES).
Она предназначена:

1. для однозначного понимания и оценки размеров ядерных аварий и ее радиационных последствий;
2. прогнозирования развития события при различных авариях;
3. классификации событий на АЭС и оценки их значимости (тяжести) с точки зрения безопасности;
4. классификации событий по критерию воздействия на ухудшение ГЭЗ на площадке и за пределами площадки АЭС;
5. информирования персонала, вышестоящих органов и гражданской общественности о значимости событий, важных для безопасности АЭС и региона в районе станции;
6. принятия правильных решений по локализации ядерных аварий;
7. оперативного использования сразу же после возникновения событий в целях понимания и классификации этого события.

МШС дополняет количественно-качественную оценку безопасности АЭС на основе показателей риска и не заменяет собой критериев, уже принятых для оценки ядерных событий. МШС разработана в виде руководства для пользователей и включает в себя 4 части.
В первой части даются краткое описание и основные принципы и структура шкалы, а также рассматривается процедура для определения классификации возникающих на АЭС событий по их значимости.
Во второй части излагается подробно механизм, как следует классифицировать события по критерию воздействия их на площадке АЭС и за ее пределами.
В 3-й и 4-й частях содержится конкретное детальное руководство по классификации событий, воздействующих непосредственно на компоненты глубоко эшелонированной защиты ЭБ АЭС. В настоящем пособии в соответствии с целевым назначением и ограниченным объемом будут кратко рассмотрены вопросы, связанные с первой частью шкалы.

22.1. Структура и содержание МШС

Рассмотрение шкалы начнем с представления общей схемы классификации событий (рис. 63).

Рис. 63
Из схемы следует, что все возможные события на АЭС классифицируются на восемь уровней: от нулевого до седьмого включительно. Кроме того, события можно разбить на 3 группы: отклонения, инциденты и аварии. К отклонениям относятся события, не существенные с точки зрения безопасности АЭС. Они относятся к уровню 0 и классифицируются как случаи ниже шкалы.
Ниже уровня могут быть события, не влияющие на безопасность АЭС. Такие события не входят в шкалу.
К инцидентам относятся события: по уровню 1 - аномалии, по уровню 2 - инциденты, по уровню 3 - серьезные инциденты.
К авариям относятся события:

1. по уровню 4 - аварии без значительного риска за пределами площадки;
2. по уровню 5 - аварии с риском за пределами площадки;
3. по уровню 6 - серьезные аварии;

- по уровню 7 - тяжелые аварии.

Рис. 64
На рис. 64 представлена структура МШС в виде таблицы.
В таблице показана взаимосвязь (соответствие) между уровнями событий и тремя отдельными критериями оценки безопасности, характеризующими в целом значимость событий с точки зрения безопасности (воздействие событий вне площадки АЭС, на площадке и на ухудшение ГЭЗ АС).
Формулировки критериев, указанных в таблице, дают лишь общее представление о значимости событий и не претендуют на полноту и строгость определений.
Во втором столбце рассматриваются воздействие событий (критерии) безопасности за пределами площадки на население и окружающую среду с определением объема (характера) выброса РАВ. В этом столбце нижняя ступень соответствует уровню 3 - серьезные инциденты, в котором расчетная доза облучения людей не превышает 0,1 предельной годовой дозы, что соответствует примерно 0,1 естественного радиационного фона (порядка десятых долей мЗв). При этом уровне внешнего выброса радиоактивности защитные мероприятия за пределами площадки не требуются. Последующие уровни (4...7) характеризуют аварии по восходящей тяжести последствий.
Уровень 4 соответствует облучению отдельных лиц вне площадки АЭС порядка нескольких мЗв, что может отвечать предельным нормам годовых выбросов активности. Основные меры за пределами площадки АЭС связаны с контролем пищевых продуктов.
Уровень 5 соответствует внешнему выбросу радиоактивности эквивалентной (100... 1000) ТБк по I131. При этом облучение населения может быть порядка установленных пределов, но могут потребоваться некоторые защитные мероприятия (локальное укрытие или эвакуация населения).
Уровень 6 определяет значительные выбросы радиоактивности (1000...10000) ТБк по I131. Здесь предусматривается полное выполнение защитных мероприятий для населения (укрытие в убежищах или эвакуация).
Классификация, соответствующая высшей степени (уровень 7), характеризует запроектную аварию с крупными выбросами РАВ, тяжелыми долгосрочными последствиями для населения и окружающей среды (более 10000 ТБк по I131) и распространение РАВ по обширной территории.
Третий столбец, определяя воздействия на площадке, охватывает диапазон от уровня 2 (инцидент), соответствующего значительному радиоактивному загрязнению и переоблучению персонала, до уровня 5 (аварии с риском), соответствующего разрушению (плавлению) активной зоны и повреждению физических барьеров безопасности.
Четвертый столбец, относящийся к инцидентам (уровни 1, 2, 3), характеризует нарушение или ухудшение уровней глубоко эшелонированной защиты.
При этом 1-й уровень предусматривает отклонения от нормальной эксплуатации, но не превышающие эксплуатационных условий и пределов. Поэтому события классифицируются как аномальная ситуация.
Уровень 2 соответствует инцидентам со значительными нарушениями в средствах обеспечения безопасности.
Уровень 3 соответствует состоянию, близкому к аварии, при котором отказывают барьеры и уровни защиты и в случае дальнейшего отказа СБ возможно возникновение аварийных ситуаций.
Примеры аварий, соответствующих принятой в МШС классификации:

1. уровню 7 - авария на ЧАЭС в 1986 г.;
2. уровню 6 - авария на перерабатывающем предприятии "Маяк" (СССР) в 1957 г.;
3. уровню 5 - авария на АЭС ΤΜΙ (США) в 1979 г.;
4. уровню 4 - авария на АЭС "Сен-Лоран" (Франция) в 1960 г.

Необходимо отметить, что рассмотренные таблицы дают относительно упрощенное описание классификации событий, возникающих на АЭС.

Особенности процедуры классификации

Достоверная оценка аварийных событий и их правильная классификация позволяют принимать наиболее оптимальные решения и обеспечивать эффективные действия по локализации или ослаблению аварии. Этому может способствовать установленная [44] процедура классификации событий, которой следует придерживаться при их возникновении на АЭС. На рис. 65 представлена схема рекомендуемой общей процедуры классификации событий на АЭС. По этой схеме следует классифицировать события, связанные лишь с радиационной или ядерной безопасностью. Классификация рассматривается по каждому критерию и выбирается тот, который классифицируется по наивысшему уровню (см. рис. 63 - 65).
Критерий 1 (воздействие за пределами площадки) определяет фактическое радиологическое воздействие с учетом величины выброса активности или доз облучения населения. Он охватывает уровни от 3 до 7.
Применительно к этому критерию определяется, не превышает ли доза облучения населения десятых долей мЗв за пределами площадки АЭС. Следует отметить, если события ниже пороговой величины уровня 3 (ниже 0,1 мЗв), то они могут представлять нарушение эксплуатационных пределов или являются признаками недостаточной культуры безопасности АЭС. Такие события также могут классифицироваться по критерию 3 (ГЭЗ, уровень 1). Возможно при этом рассмотрение вариантов более высокого уровня классификации по критериям 2 или 3.

Рис. 65

Критерий 2 (воздействие на площадке АС). В пределах этого критерия классификация охватывает 2 - 5-й уровни. При этом производится оценка:

1. повреждения активной зоны и физических барьеров;
2. распространения и объема РАВ на площадке;
3. облучения персонала, превышающего 50 мЗв, с возможным смертельным исходом.

Следует отметить, что для реакторов АЭС нижний порог для уровня 4 определяется разгерметизацией (повреждением) более 10 % оболочек твэлов или любым расплавлением ядерного топлива. Нижний порог значительного радиоактивного загрязнения (уровни 2 и 3) оценивается как:

1. загрязнение радиоактивными жидкостями и выбросом твердых РАВ с суммарной активностью нуклидов, эквивалентной нескольким сотням ТБк (террабеккерелей) рутения-106 (это соответствует поверхностному и аэрозольному загрязнению, превышающему в 10 раз допустимые значения для контролируемых зон);
2. выброс аэрозольного РАВ внутри здания, радиологически эквивалентного нескольким десяткам ГБк I131.

Доза облучения персонала оценивается уровнями 2 - 4 с нижним порогом, превышающим норму годового предела. При выполнении классификации событий по критерию 3 (ухудшение ГЭЗ) необходимо учитывать два необходимых фактора:

1. первый фактор - это максимальные последствия, которые могут наступить, если меры безопасности при данном событии не срабатывают;
2. второй фактор - число и надежность мер безопасности, оставшихся работоспособными.

В общем случае по этому критерию события классифицируются в пределах уровней 1-3 (см. рис. 64). Более подробно процедура классификации по критерию 3 дана в [44].