Главная > Разное > Концепция безопасности «течь перед разрушением» для сосудов и трубопроводов давления АЭС
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

1.11. Системный подход к применению концепции ТПР на стадии эксплуатации АЭС

Системный подход как научное направление возник в начале 70-х годов [51]. Применительно к проблеме обеспечения прочности элементов конструкций действующих АЭС методология системного подхода развивается, начиная со второй половины 70-х годов [52—55].

Системный подход позволяет наиболее полно рассмотреть проблему и обеспечить ее комплексное и оптимальное решение.

Уже первые исследования применения концепции ТПР для реакторов советского производства были выполнены с использованием системного подхода [9,10].

Прежде чем переходить к изложению системного варианта концепции ТПР, необходимо рассмотреть ближайшие ее аналоги: фундаментальную концепцию безопасности и концепцию предупреждения разрывов трубопроводов, разработанные в ФРГ [56-58].

1.11.1. Концепция предупреждения разрывов трубопроводов и фундаментальная концепция безопасности ядерных реакторов

Фундаментальная концепция безопасности оборудования АЭС была разработана в ФРГ в 70-х — начале 80-х годов [56, 57]. Цель концепции — исключение катастрофических разрушений на АЭС. Концепция представляет собой совокупность принципов, рекомендаций и условий, охватывающих этапы проектирования, изготовления и эксплуатации, выполнение которых должно минимизировать или полностью исключить возможность разрушений с катастрофическими последствиями.

На рис. 21 представлена схема, характеризующая основные элементы фундаментальной концепции безопасности ФРГ [56— 58]. В совместном докладе специалистов ФРГ и Франции [59, 61] концепцию предупреждения разрывов тесно связывают с фундаментальной концепцией безопасности (рис. 22). При этом в докладе [6], сделанном на этой же конференции, предлагается увязать в одно целое фундаментальную концепцию безопасности, концепцию предупреждения разрывов и анализ аварий (accident analys) (рис. 23)

Схема практической реализации работ по исключению разрывов и работ в рамках собственно концепции ТПР приведены соответственно на рис. 24 и 25 [58].

Реализация концепции предотвращения разрывов трубопроводов позволила ввести в ФРГ в нормативные документы следующие размеры постулируемых течей, используемых при проектировании систем безопасности [59]:

течь через отверстие (А — площадь сечения главного трубопровода) при проектировании контейнмента и систем локализации аварий;

(см. скан)

Рис. 21. Обобщенная схема фундаментальной концепции безопасности для исключения разрывов

Рис. 22. Обобщенная концепция предотвращения разрывов конструкций под давлением новых АЭС с мм

течь через отверстие 0,1 A — для определения реактивных сил при проектировании главных трубопроводов, внутрикорпусных устройств, вспомогательных трубопроводов с диаметром > 200 мм.

(см. скан)

Рис. 23. Обобщенная концепция предотвращения разрывов конструкций под давлением новых АЭС с Ду >= 150 мм

Рис. 24. Схема реализации концепции преупреждения разрывов

Рис. 25. Оценка ТПР и определение коэффициентов безопасности

Фундаментальная концепция безопасности ФРГ, включающая как составные части концепцию предупреждения разрывов и концепцию ТПР, — прогрессивный шаг в методологии обеспечения безопасности АЭС. Она является попыткой более высокого уровня комплексного осмысления проблемы безопасности АЭС по сравнению с методологией экспертных оценок, в основном используемой при разработке нормативных документов, проектов и организации работ в области безопасности АЭС. В то же время эта концепция не лишена недостатков. Главный из них, по-видимому, в том что, вобрав в себя все лучшее в области безопасности на методологическом уровне на момент ее создания, эта концепция не обладает внутренней логикой построения, вследствие чего отдельные ее элементы представляются слабо связанными с остальными элементами.

Применительно к проблемам ТПР и исключения разрывов трубопроводов фундаментальная концепция безопасности не обеспечивает достаточной комплексности исследований. Это следует из того, например, что на конференции [4] не было представлено ни одного доклада (за исключением доклада [60]), в котором бы был реализован комплексный характер анализа. Более того, в докладе [61], посвященном анализу работ по реализации концепции ТПР на совместном франко-германском реакторе нового поколения, рассматривались только разрушения, системы контроля течей и коэффициенты запаса безопасности.

Фундаментальная концепция безопасности ФРГ не предусматривает также анализ условий разрушения трубопроводов без течей, а следовательно, и целенаправленных, достаточно обоснованных мероприятий для исключения подобных событий. Отсутствуют также методики анализа надежности системы безопасности ТПР и критериев ее полной реализации.

Указанные недостатки в методологии работ по предупреждению разрывов трубопроводов давления, разработанной в ФРГ в рамках фундаментальной концепции безопасности, могут быть преодолены на основе методологии системного подхода.

1.11.2. Система безопасности ТПР (СБ ТПР) и ее системные свойства

Как было показано в работах [62, 63], системный подход и системные методы эффективны только тогда, когда они применяются для исследований системных свойств и системных закономерностей. Системные свойства — это такие свойства, которые относятся ко всей системе.

В разд. 1.1 и 1.2 уже были даны определение системы безопасности ТПР и предварительная схема ее функционирования (см. рис. 8, 9). На рис. 26 изображена полная структурная схема СБ ТПР.

Элементы системы 1—5, 7 и 8 представляют материальную часть системы. Персонал, представленный элементом 6, является частью собственно системы ТПР. Он занимается обслуживанием средств контроля течи и ведет наблюдения. Персонал, представленный элементом 9, является общестанционным; он определяет функциональное состояние элементов СБ ТПР, управляет АЭС или ведет техническое обслуживание. Деятельность персонала регулируется НТД (элемент 10).

Обобщение опыта работы СБ ТПР (элемент 11) позволяет осуществлять модернизацию и/или улучшение системы.

Для дальнейшего анализа можно выделить следующие системные свойства системы безопасности ТПР: комплексность; функциональность; надежность; оптимальность.

Комплексность — свойство системы, которое определяется всеми элементами, имеющими для нее значение и необходимыми для ее функционирования.

Степень способности системы выполнять функции, для которых она создана, определяется функциональностью.

Надежность системы можно рассматривать в определенном смысле как количественную меру оценки функциональности системы.

Оптимальность системы определяется ее способностью выполнять свои функции с минимальными временными и материальными затратами.

В представленной на рис. 26 структурной схеме СБ ТПР отражены все структурные элементы, необходимые для ее функционирования. Каждый из структурных элементов системы имеет свою подструктуру.

(см. скан)

Рис. 26. Структурная схема СБ ТПР

(см. скан)

Рис. 27. Структурный разрез подсистемы «металл—АЭС», раскрывающий основные факторы, влияющие на конструкционную прочность металла оборудования реакторов АЭС

Так, персонал характеризуется уровнем квалификации, дисциплиной, организационной структурой и другими свойствами. Ряд этих свойств, имеющих принципиально важное значение для СБ ТПР, будет рассмотрен в разд. 2.

Для обеспечения комплексности СБ ТПР важное значение имеет подструктура элементов 1—4 и 8. Строение этих элементов может быть охарактеризовано структурным, функциональным и хронологическим разрезами подсистемы «металл—АЭС» (рис. 27—29) [53]. Элементы системы «металл-АЭС», которая по отношению к СБ ТПР является подсистемой, необходимо принимать во внимание при организации работ по исследованию и реализации концепции ТПР. Учет структурных элементов, отраженных на рис. 26—29, обеспечивает комплексность СБ ТПР (точнее, элементов 1—4 и, частично, 8—11).

Схему СБ ТПР (см. рис. 26) можно считать также и функциональной схемой, так как в ней отражена (стрелками) взаимосвязь элементов системы. Из функциональной схемы очевидно, что система способна выполнять свои функции. Однако степень эффективности системы не известна. Для ее определения необходим дополнительный анализ. Частичный анализ функциональности СБ ТПР, основанный на классическом подходе к реализации концепции ТПР (см. разд. 1.1), показал, что СБ ТПР в классическом варианте не в полной мере выполняет свою функцию и допускает возможность полного разрыва трубопроводов без течи. Дальнейший анализ свойства функциональности будет продолжен в разд. 1.12 и 1.13 (в теоретическом плане) и в гл. 2 (на конкретных примерах).

Методы анализа, результаты и технологии обеспечения надежности и оптимальности СБ ТПР рассмотрены также в гл. 2 и 3.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление