Содержание материала

Для того, чтобы в целом охарактеризовать функционирование и конструкцию АЭС, говорят о ее эксплуатационных свойствах. С позиций системного анализа различаются три группы эксплуатационных свойств АЭС.
Группа I - свойства, характеризующие все виды взаимодействия АЭС с внешней средой (входы и выходы). К «входам» относятся затраты времени и материальных ресурсов, природно- климатические воздействия, социально-политическая обстановка в регионе, неблагоприятные факторы и т.п., к «выходам» - произведенная и потерянная энергия, воздействие на персонал, население, природу, т.е. влияние на внешнюю среду.
Группа П - свойства, характеризующие внутреннее строение АЭС, ее структуру, т.е. то, что определяет логику функционирования АЭС. 

Эта группа свойств формируется при проектировании, в результате выбора технологии производства, монтажа и наладки оборудования, определения режимов и стратегий эксплуатации. Целью принимаемых на этапе проектирования решений является достижение свойств группы Ш.
Группа III — общесистемные, интегральные свойства (поведение), такие как полезность, эффективность, самоорганизация, безопасность, устойчивость, управляемость, надежность, живучесть (рис. 2.10). Рассмотрим их более подробно.
Первое интегральное свойство АЭС - это полезность (А - качество, ability): выходной (конечный) эффект, способность системы решать поставленную задачу. А - качество является исходным свойством эффективности (Е - качество, efficiency), как оценки степени приспособленности АЭС к выполнению поставленных перед нею задач: выдаче тепловой и электрической энергии требуемого количества и качества.
После известных аварий на АЭС «Три-Майл Айленд» и Чернобыльской АЭС в ядерной энергетике первостепенное значение приобрела проблема обеспечения свойства безопасность (S - качество, safety). 
Взаимосвязь основных эксплуатационных свойств АЭС
Рис. 2.10. Взаимосвязь основных эксплуатационных свойств АЭС
Под безопасностью АЭС понимается ее способность противостоять совместному действию всех факторов, приводящих к превышению установленных доз облучения персонала и населения и нормативов содержания радиоактивных продуктов в окружающей среде.
С точки зрения обеспечения эффективности и безопасности для АЭС наиболее важны так называемые первичные свойства:
управляемость (С - качество) - способность системы подчиняться управляющим воздействиям;
устойчивость (Р - качество) - способность системы не менять свое состояние под воздействием внешних и внутренних возмущающих факторов (прочность, стойкость, защищенность) (иногда в качестве самостоятельного свойства выделяют также помехоустойчивость или информационную устойчивость (J - качество));
самоорганизация (В - качество) - специальное свойство, характеризующее поведение АЭС (способность к распознаванию ситуации, адаптацию, самозащищенность).
С ростом сложности систем их надежность падает. Это связано с несовершенством организации систем. Надежность (В - качество, reliability) является изначальным свойством любой системы. Если нет устойчивого образования связанных между собой элементов (качество надежности), то не имеет смысла рассматривать какие-либо другие качества системы, ибо каждое последующее качество имеет смысл при наличии предыдущих. Поэтому в настоящее время надежность систем АЭС часто считают «нулевым» уровнем безопасности.
Для реалистических оценок А и S - качеств необходимо совместное изучение всех свойств АЭС. Однако решение таких задач до настоящего времени не сделано ввиду огромной сложности подобного исследования. В литературе имеются результаты, как правило, исследования двух совместных свойств системы, например, BJ - качества, JC - качества, ВС - качества. ВС - качество получило название живучесть, как способность АЭС сохранять и восстанавливать свойства, необходимые для выполнения требуемых функций при наличии неблагоприятных воздействий, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации.
Как уже отмечалось, одним из важнейших свойств АЭС является безопасность, т.е. ее способность удовлетворять следующим целям:
защита персонала, населения и окружающей среды от радиологической опасности за счет создания и поддержания на АЭС эффективных мер защиты (снижение риска);
обеспечение при нормальной эксплуатации и авариях непревышения доз облучения на станции и выбросов радиоактивных веществ на разумно достижимом уровне (радиационная защита);
предотвращение проектных аварий и ослабление последствий проектных и запроектных аварий, управление развитием и последствиями таких аварий (техническая безопасность).
Для достижения основной цели безопасности - предотвращения выхода радиоактивных веществ выполняются три фундаментальные функции безопасности:
контроль и управление реактивностью, т.е. управление количеством нейтронов в активной зоне реактора с помощью СУЗ и системы борного регулирования;
охлаждение активной зоны реактора для предотвращения перегрева твэлов;
локализация и надежное удержание радиоактивных продуктов от выхода за пределы АЭС, выполняемое физическими барьерами безопасности - оболочкой твэлов, контуром теплоносителя и герметичной защитной оболочкой (контейнментом).
Для обеспечения функций безопасности в конструкции АЭС предусмотрены системы безопасности. По характеру выполняемых функций эти системы классифицируются на защитные, предотвращающие или ограничивающие повреждения ядерного топлива, оболочек твэлов, оборудования и трубопроводов, содержащих радиоактивные элементы (к системам этого типа относятся: система АЗ, система аварийного охлаждения активной зоны);
локализующие, предотвращающие и ограничивающие распространение выделяющихся при аварии радиоактивных веществ и излучений (например, герметичные помещения, контейнмент, система орошения и конденсации пара, система фильтрации и очистки сред, выбрасываемых за пределы АЭС);
обеспечивающие, предназначенные для снабжения систем безопасности энергией, рабочей средой и создания условий их функционирования (например, дизель-генераторы);
управляющие, задача которых - автоматическое инициирование действий систем безопасности, контроль и управление ими в процессе выполнения заданных функций.
С точки зрения независимости от других элементов конструкции АЭС системы безопасности делятся на активные и пассивные. Работа активных зависит от нормальной работы других элементов - энергоисточников и управляющих элементов, функционирование же пассивных не зависит от работы других элементов.


Рис. 2.11. Факторы объекта управления
При работе ЭБ АЭС на мощности большинство систем безопасности находится в режиме ожидания — их элементы автоматически включаются при возникновении аварийного сигнала (для ВВЭР — это уменьшение разности температур теплоносителя, снижение давления пара, обесточение энергоблока и др.). Наряду с автоматическим, предусмотрено и ручное включение систем безопасности - для этого оператору достаточно воздействовать на один элемент (ключ, кнопку).
Рассмотрим теперь основные свойства АЭС, характеризующие ее как ТОУ, с точки зрения оперативного персонала. Подробная классификация факторов, порождаемых объектом управления, приведена на рис. 2.11.