Надежность и безопасность АЭС - Классификация аварийных режимов

Глава 25
АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ И ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
Проблема безопасности эксплуатации АЭС связана главным образом с вероятностью возникновения различных аварийных ситуаций, которые могут перерастать в аварийные режимы. Аварийные режимы представляют потенциальный риск (потенциальную опасность) для персонала, населения и окружающей среды в связи с возможным выходом РАВ. Поэтому изучение классификации, видов и особенностей аварий, а также принципов управления авариями являются важным моментом в плане подготовки специалистов для АЭС и обеспечения безопасности АЭС.

Классификация аварийных режимов
Классификация осуществляется на основе изучения физической сущности, характера и степени проявления аварийных режимов, причин их возникновения и вероятных последствий.
Целью классификаций являются систематизация, обобщение и прогнозирование вероятных аварийных режимов, которые могут возникать в процессе эксплуатации АЭС.
Четко составленная классификация по характерным признакам или критериям, определяющим значимость возможных аварийных режимов АЭС, способствует:

1. наглядному изучению особенностей аварийных режимов;
2. выявлению закономерностей возникновения аварийных режимов;
3. более полному охвату вероятных аварийных режимов в целях анализа и учета их влияния на надежность и безопасность АЭС;

-детализированному и глубокому изучению наиболее вероятных и опасных по последствиям аварий и разработке вероятных моделей аварийных режимов;

1. объективному выбору необходимого перечня аварий в целях анализа и учета их для составления оптимальных аварийных инструкций и процедур;
2. разработке и реализации конструктивно-технологических и эксплуатационных мероприятий по повышению уровня безопасности АЭС.

На основе классификации аварийных режимов можно выполнять их вероятностный анализ, который позволяет оценивать закономерности их возникновения, разрабатывать процедуры по предотвращению, локализации и ослаблению аварийных режимов.
В табл. 22 дана классификация аварийных режимов по основным признакам (критериям).
Таблица 22

Дадим определения и краткие пояснения рассмотренных в табл. 22 видов классификации вероятных аварийных режимов.

1. Исходное событие (ИС) - это нарушение работы (отказ) системы (элемента) АЭС, внешнее событие или ошибка персонала, которые приводят к нарушению нормальной эксплуатации и могут вызвать нарушение пределов и/или условий безопасности эксплуатации. Исходное событие включает все зависимые отказы, являющиеся его следствием. Исходное событие аварии (ИСА) - это такое ИС, которое может приводить к возникновению аварий и требует действий функций безопасности (СБ).

Ядерная авария - авария, связанная с повреждением твэлов, превышающим установленные пределы безопасной эксплуатации, или с облучением персонала, превышающим допустимые для нормальной эксплуатации значения, и вызванная, как правило:
- нарушением контроля и управления реактивностью реактора;

1. образованием критической массы во время перегрузки, транспортировки и хранения твэлов и нарушением теплоотвода от аз.

Радиационная авария - это нарушение в работе АЭС, при котором произошел выход РАВ или ионизирующих излучений за предусмотренные границы в количествах, превышающих установленные (допустимые) пределы для нормальной эксплуатации.
Проектная авария - это авария, для которой проектом определены ИС и конечные состояния и предусмотрены СБ, обеспечивающие (с учетом принципа единичного отказа СБ или одной ошибки персонала, независимой от ИС), ограничение ее последствий установленными для таких аварий пределами.
Запроектная авария - это авария, вызванная ИС, которые не учитываются для проектных аварий, или которая сопровождается дополнительными в сравнении с проектными авариями отказами СБ сверх одного отказа или реализацией ошибочных решений персонала.

1. Локальная авария - это радиационная авария на территории площадки, не превышающая установленных значений для нормальной эксплуатации и не представляющая опасности для персонала и населения.

Местная авария - это радиационная авария, при которой произошел выход РАВ в пределах санитарно-защитной зоны АЭС в количествах, превышающих установленные для нормальной эксплуатации значения.
Общая авария - это радиационная авария, при которой произошел выход РАВ за границы санитарно-защитной зоны АЭС в количествах, превышающих установленные для нормальной эксплуатации значения.

1. Классификация ИСА по значимости (уровню тяжести) для безопасности АЭС достаточно полно рассмотрена в гл. 22.
2. Вероятные аварии - это аварии с частотой возникновения (1...1/40) 1/ртод.

К ним относятся:

1. быстрый останов реактора;
2. потеря подачи питательной воды в ПГ;
3. потеря источников электроснабжения;
4. локальное увеличение реактивности;
5. потеря охлаждения замедлителя и др.

Возможные (редкие) аварии - это аварии с частотой возникновения (1/40...10-4) 1/р-год;
К ним относятся:

1. малая течь (разрыв трубопровода под давлением);
2. разрыв трубки ПГ;
3. течи через систему предохранительных или сбросных клапанов;
4. разрыв (течь) трубопровода питательной воды;
5. потеря охлаждения остановленного реактора;
6. общее увеличение реактивности;
7. потеря источников электроснабжения и др.

Маловероятные аварии - это аварии с частотой (10Л..10‘7)1/ртод.
К ним могут относиться:

1. большая течь в первом контуре (включая разрыв главного контура);
2. большая течь 2-го контура (включая разрыв трубопровода максимального диаметра, паропроводов и главного парового коллектора);

-ложное срабатывание паросбросных устройств (БРУ-А, БРУ-К, предохранительных клапанов ПГ и КД) и др.

1. Нарушение реактивности реактора - ИС вызывает резкое увеличение мощности реактора, обусловленное быстрым (мгновенным) вводом положительной реактивности:

-из-за выброса одного кластера (управляющих стержней) из погруженных органов регулирования СУЗ;

1. непреднамеренного разбавления концентрации борного раствора в теплоносителе.

Нарушение охлаждения аз - это аварии, связанные с потерей (уменьшением) расхода теплоносителя в первом контуре или подачей питательной воды в ПГ:
-из-за отключения ГЦН (одного, двух или всех) при механических или электрических повреждениях или при потере электропитания;

1. течей в первом контуре;
2. ложного срабатывания впрыска в КД от системы подпитки-продувки или насоса подачи бора высокого давления и др.

Нарушение целостности ГО - это аварии, связанные с разрушением (расплавлением) твэлов (аз) и первого контура (корпуса реактора, ГЦК) с возможным паровым взрывом и воздействием расплавленных топливосодержащих масс и материалов аз на защитную оболочку.

1. Течи первого контура могут быть следующими:
2. большие течи, связанные с разрывом ГЦК;
3. средние течи, некомпенсируемые совместной работой систем ТК и TQ), с истечением более 200 Т/ч, связанные с разрывом трубопроводов САОЗ НД, ВД, гидроемкостей и компенсатора давления;
4. средние течи, компенсируемые работой систем ТК и TQ (с истечением до 200 Т/ч);
5. средние течи, компенсируемые работой системы ТК (до 60 Т/ч);
6. малые течи, компенсируемые системой ТК (с возможностью роста давления).

Течи за пределы ГО могут быть за счет:

1. разрыва трубок и крышки коллектора ПГ - некомпенсируемая течь, разгерметизации трубопроводов, связанных с первым контуром за пределами ГО;
2. разрыва импульсных трубок КИП также за пределами ГО.

Течи второго контура - это аварии, связанные с нарушением герметичности (разрывом) паропроводов, главных паровых коллекторов, трубопроводов питательной воды и сбросных устройств (БРУ-А, БРУ-К, предохранительных клапанов):

1. разрыв паропроводов с отсечением всех ПГ от места разрыва в пределах или вне пределов ГО. Предполагается мгновенный разрыв паропроводов за отсечными клапанами, что приводит к резкому увеличению расхода пара от установки при работе блока на любом уровне мощности с последующей полной локализацией места истечения закрытием отсечных клапанов;
2. разрыв паропроводов без отсечения одного ПГ от места разрыва до отсечных клапанов (или неполадка одного отсечного клапана при разрыве за ним). Следует отметить, что расположение разрыва внутри ГО или вне его не оказывает существенного влияния на изменение параметров РУ;

-разрыв трубопровода питательной воды до обратного клапана вне ГО, что приводит к мгновенному прекращению подачи воды на все ПГ от ТПН;

1. разрыв трубопровода питательной воды между ПГ и обратным клапаном, что приводит к потере воды из одного ПГ при истечении ее в разрыв трубопровода;
2. незакрытое (ложные срабатывания) одного из обратных клапанов БРУ-А (БРУ-К) или предохранительных клапанов ПГ, что приводит к нерегулируемому отбору пара от ПГ.

Нарушение расхода теплоносителя в 1-м контуре - это аварийные режимы, вызванные отключением одного, части или всех ГЦН из-за механических повреждений или потери электропитания, при течах в первом контуре или при отказах обеспечивающих систем (масляных, охлаждающих и др.), а также при нарушениях в работе компенсатора давления.
Нарушение расхода питательной воды в ПГ - это аварийные режимы, вызванные отключением одного или двух ТПН в результате повышения уровня в любом ПВД (до 4-го предела), механических повреждений приводной турбины, самого насоса, их вспомогательных систем, при нарушениях в цепях регулирования и защит ТПН, непреднамеренном (ложном) закрытии БЗОК, разрыве трубопроводов питательной воды и при потере электропитания, что может приводить к прекращению (снижению) подачи питательной воды в ПГ.
Нарушения реактивности в реакторе были рассмотрены выше вместе с первой ФФБ.
Нарушения в системах электроснабжения - это аварийные режимы, связанные с потерями электропитания потребителей собственных нужд и надежного питания (потерями одной или всех 6 кВ шин, одной или нескольких 0,4 кВ шин и управляющих СБ).
Нарушения в работе турбогенераторов - это аварийные режимы, вызванные остановом одной или всех турбин, отключением генератора или блока от энергосистемы в результате закрытия стопорных клапанов турбин, неисправностей цепей управления и внешних присоединений блока (или отключений блочных выключателей), что приводит к резкому снижению отбора пара из ПГ (в случае сброса нагрузки турбогенератора до холостого хода) или к мгновенному прекращению отбора пара из ПГ (в случае закрытия стопорных клапанов).

1. Радиационные аварии с учетом последствий для населения и окружающей среды [16,41]:

Авария А01. Соответствует 7-му уровню событий тяжести по МШС и характеризуется выбросом в окружающую среду (ОС) РАВ с превышением дозовых пределов для запроектных аварий (более 10 000 ТБк по I131). (Возможны трансграничные переносы РАВ и длительное воздействие).
Авария А02. Соответствует 6-му уровню событий МШС и характеризуется выбросом РАВ с превышением дозовых пределов для проектных аварий (менее 10 000 ТБк по I131).
Авария АОЗ. Соответствует 5-му уровню событий по МШС и характеризуется выбросом РАВ с незначительным превышением дозовых пределов для проектных аварий (менее 1000 ТБк по I131). Вводятся планы мероприятий по защите персонала и населения. Возможно частичное введение противоаварийных планов защиты населения.
Авария А04. Соответствует 4-му уровню событий по МШС и характеризуется выбросом РАВ без превышения дозовых пределов для проектных аварий (менее 10 Зв). Возможно облучение персонала дозами, вызывающими лучевые болезни.
Происшествие П01. Соответствует 3-му уровню событий по МШС и характеризует выброс РАВ выше предельно допустимого выброса, но без нарушения пределов безопасной эксплуатации (менее 0,1 Зв). Возможно облучение персонала дозами, превышающими предел.