Общие подходы к выполнению вероятностного анализа безопасности для внутренних пожаров на АЭС

Целью выполнения вероятностного анализа безопасности (ВАБ) для внутренних пожаров является определение уязвимости энергоблока от внутренних пожаров, а также оценки их вклада в общую частоту повреждения активной зоны (ЧПАЗ).

Основные термины и определения.

Под пожаром понимается процесс неконтролируемого горения, развивающийся вне специального очага, характеризующийся интенсивным выделением тепла, сопровождающийся выделением дыма и/или пламени, который может стать причиной возникновения ИСА.

Здание или часть здания, отделенная от других зданий/частей здания противопожарными барьерами, другими ограждающими конструкциями, или расстоянием, имеющая способность локализовывать / ограничивать в себе пожар в течение определенного промежутка времени.

Основные этапы анализа

• •    сбор и классификация станционных данных;

• •    сбор и анализ данных по пожарным событиям АЭС, выбор обобщенных источников;

• •    определение потенциальных источников пожара и перечня исходных событий аварий (ИСА), вызываемых пожаром;

• •    выполнение качественного отсева пожарных секторов;

• •    определение и оценка систем пожарной сигнализации и пожаротушения;

• •    выполнение количественного отсева пожарных секторов;

• •    детальный анализ воздействия пожара

• •    анализ надежности персонала при пожаре;

• •    анализ чувствительности и неопределенности;

• •    выводы и рекомендации.

Основные источники информации АЭС.

• •    архивная проектная, конструкторская и исполнительная документация, хранящаяся на АЭС в архиве, а также в цехах и службах;

• •    данные по размещению оборудования, полученные в ходе выполнения предыдущих работ по проекту ВАБ для внутренних ИСА;

• •    обходы станции;

• •    цеховые и обще станционные инструкции по пожарной безопасности и инструкции по эксплуатации систем автоматического пожаротушения;

• •    данные обследований оборудования блока, проводившихся ранее;

• •    результаты собеседований с персоналом АЭС;

• •    данные по инцидентам и нарушениям АЭС, связанные с пожарами.

Перечень данных, необходимых для анализа

• •    чертежи, показывающие границы пожарных секторов (ПС) и отсеков (ПО);

• •    станционные схемы чертежи, показывающие оборудование;

• •    данные по источникам возгорания, включая данные по их количеству и размещению в пожарных секторах или отсеках;

• •    данные по трассировке кабелей;

• •    схемы блочного щита управления (БЩУ) и находящихся рядом помещений с электрооборудованием, размещение шкафов, особенности противопожарной защиты;

• •    данные о вентиляции БЩУ и других станционных помещений;

• •    процедуры по локализации и тушению пожара;

• •    инструкции по   хранению,   размещению легко

воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ);

• •    данные об инспекционных проверках противопожарной безопасности;

• •    данные по надежности систем автоматической пожарной сигнализации и пожаротушения;

• •    данные по надежности элементов противопожарных барьеров (огнеупорные клапаны, двери и т.п.);

• •    данные по испытаниям электрических шкафов на пожароустойчивость;

• •    регламент противопожарных тренировок на АЭС;

Сбор и анализ данных по пожарным событиям АЭС, выбор обобщенных источников

Специфичными данными принято считать данные по рассматриваемому энергоблоку (в некоторых случаях – данные по однотипным энергоблокам, расположенным на одной площадке);

В качестве источников обобщенных данных используются данные (приоритет выбран на примере энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000, В-320):

• •    по однотипным энергоблокам (ВВЭР-1000, В-320)

• •    по энергоблокам других серий (ВВЭР-1000, В-302 или ВВЭР-440, В-312)

• •    обобщенные данные МАГАТЭ для РУ с ВВЭР . В частности, в качестве источников обобщенных данных могут использоваться документы МАГАТЭ IAEA-TECDOC-719, IAEA-TECDOC-749/R и RER/9/005-5/93

• •    данные из американских источников NUREG\CR

Источники сбора специфичных данных по пожарным событиям на АЭС

• •    отчеты о расследовании нарушений, составляемые в соответствии с “Положением о порядке расследования и учета нарушений в работе АС”;

• •    отчеты о расследовании отклонений в работе АЭС составляемые в соответствии с “Положением о порядке расследования и учета отклонений в работе систем и

• оборудования,       подготовленности       персонала,

применимости процедур на АЭС”;

• •    графики несения электрической нагрузки энергоблока;

• •    в качестве дополнительных источников информации используются оперативные журналы, журналы дефектов и годовые   отчеты  по оценке текущего состояния

эксплуатационной    безопасности,    журналы учета нарушений пожарной безопасности.

В терминологии ВАБ внутренних пожаров к пожарным событиям относятся

• •    пожары;

• •    возгорания   (в   отличие от пожара могут быть

самозатухающие);

• •    задымления;

• •    искрения;

• •    утечки ЛВЖ и горючих газов;

• •    Короткие замыкания (КЗ) и межвитковые замыкания обмоток со следами видимых повреждений (обгорания, оплавления);

• •    неограниченное превышение эксплуатационных температурных параметров.

Определение потенциальных источников пожара

К потенциальным источникам относится следующее оборудование АЭС (перечень не полный):

• •    шкафы КИПиА;

• •    насосы с электроприводом;

• •    ТПН (рассматривается насос вместе с турбиной и системой регулирования);

• •    трансформаторы   (не   учитываются   субкомпоненты,

например, силовые трансформаторы в распределительных устройствах);

• •    открытое распределительное устройство (ОРУ);

• •    Дизель - генераторы;

• •    зарядные устройства аккумуляторов;

• •    инверторы;

• •    баки с водородом;

• •    элементы системы вентиляции (вентиляторы, демпферы, сушилки);

• •    батареи;

• •    электродвигатели и оборудование лифтов;

• •    генераторы;

• •    распределительные коробки.

Группирование источников пожара

В одну группу объединяются источники возгораний по однотипности следующих данных:

• •    тип оборудования;

• •    рабочие характеристики;

• •    эксплуатационные условия;

• •    рабочая среда (для насосов);

• •    присутствие горючих и взрывчатых веществ.

Определение перечня ИСА, вызываемых пожаром

• •    Полный перечень ИСА формируется путем рассмотрения каждого пожарного сектора и влияния пожара в нем на ИСА ВАБ уровня 1.

• •    Первоначально принимается, что в результате пожара все оборудование и кабельные связи, находящееся в рассматриваемом пожарном секторе, повреждаются.

• •    Если пожар в пожарном секторе может вызвать более тяжелые исходные события, нежели те, которые определены в ВАБ 1 уровня, то это исходное событие должно быть дополнительно проанализировано.

Выполнение качественного отсева пожарных секторов

Для дальнейшего рассмотрения оставляются те пожарные сектора или отсеки для которых указанные ниже критерии являются истинными:

• •    Не обеспечивается локализация пожара в секторе.

• •    Пожар приводит к повреждению оборудования, смоделированного в ВАБ 1 уровня.

• •    Пожар вызывает течи 1 контура внутри гермооболочки (ГО).

• •    Пожар вызывает течи 1 контура за пределы ГО.

• •    Пожар вызывает ИСА 1 уровня.

• •    Пожар вызывает более тяжелые ИСА, чем рассмотренные ВАБ.

• •    Пожар приводит к потере внешнего электроснабжения.

Те пожарные отсеки, в которых ни один из вышеуказанных критериев не является истинным, могут быть исключены из рассмотрения.

Определение и оценка систем пожарной сигнализации и пожаротушения

• •    Анализ противопожарных систем, их надежности

• •    Оценка противопожарных барьеров

• •    Оценка и описание действий персонала при пожаре

• •    Оценка систем контроля и отображения информации

Выполнение количественного отсева пожарных секторов

Процедура выполнения количественного отсева состоит из трех следующих этапов:

• •    расчета величины условной вероятности повреждения активной зоны реактора;

• •    расчета частоты возгорания пожарного сектора;

• •    количественного отсева пожарных секторов на основании частоты повреждения активной зоны реактора.

Расчет величины условной вероятности повреждения активной зоны реактора

• •    Каждому сектору сопоставляется специфичное ИСА, которое может быть инициировано при пожаре в этом секторе (выполняется на предыдущих этапах анализа).

• •    Ответная реакция энергоблока на ИСА характеризуется либо деревом событий (ДС), разработанным для ВАБ внутренних ИСА, либо ДС для более тяжелых ИСА (часто такие события не подлежат отсеву и рассматриваются в детальном анализе).

• •    Выполняется модификация вероятностной модели с учетом отказавшего оборудования по причине пожара

• • Частота ИСА заменяется на вероятность равную единице (событие произошло).

Расчет частоты возгорания пожарного сектора.

Частота пожарного сценария оборудования группы (i) в пожарном секторе (k) рассчитывается по формуле:

Fsi = Fj * Nik где

Fi – частота пожара, относящаяся к данному источнику возгорания;

Nik – количество источников возгорания типа (i) в пожарном секторе/отсеке (k).

Fi = n \ t где n - количество пожарных событий для группы источников возгорания (i);

t - общее время наблюдения всех элементов группы (i).

Если рассматриваемое событие (задымление, кратковременное воспламенение, искрение и т.п.) не приводит к пожару, то оценка условной вероятности P возникновения пожара в этом случае является следующей:

P = M \ N где

M - количество отмеченных пожаров в результате возгорания рассматриваемого оборудования;

N - количество рассматриваемых событий.

Тогда частота пожаров F1i, относящихся к оборудованию типа i , рассчитывается следующим образом:

F1i = (n1i \ t1i) * Pi где n1i - количество рассматриваемых событий для группы источников возгорания (i);

t1i - общее время наблюдения всех элементов группы (i).

Общая частота пожара в секторе определяется исходя из суммы вкладов от каждого типа источника пожара:

Fs = Σ Fsi

Частота повреждения активной зоны реактора (CDF) при пожаре в каждом пожарном секторе определяется по формуле:

CDFs = Fs * CCDPs

Критерии отсева

• •    Отсеву подлежат пожарные сектора, вклад которых в частоту повреждения активной зоны реактора (ЧПАЗ), удовлетворяет следующим условиям:

• •    вклад отдельного (индивидуального) пожарного сектора менее 1% от общего вклада всех инициаторов пожара;

• •    вклад от всех секторов, подвергшихся процессу отсева, менее 10% от общего вклада всех инициаторов пожара.

• •    Если сумма вклада от всех отсеянных секторов более 10% от вклада всех инициаторов, доминантные вкладчики будут сохранены и рассмотрены в детальном анализе воздействий пожара.

Анализ надежности персонала

В результате АНП выполняется:

• •    Повторная количественная оценка ДП, выполняемых как часть ответной реакции энергоблока на ИСА, вызванное пожаром

• •    Анализ ДП, связанных с ликвидацией пожара (действия пожарной бригады)

Детальный анализ

Детальный анализ пожаров выполняется с целью:

• o    уменьшения консервативного допущения всех повреждений при пожаре в пожарных секторах, отсеках;

• o    определения критичных источников возгорания:

• ■    вызывающие отказы критичных компонентов;

• ■    вызывающие вторичное возгорание;

o определения вероятности успешного обнаружения и ликвидации до критичного повреждения;

o получения значений частот для различных сценариев пожара.

Общая структура выполнения анализа представлена на рис.1.

Анализ неопределенности

Анализ неопределенности и чувствительности является завершающим при выполнении работ по ВАБ внутренних пожаров в ограниченном объеме. Анализ выполняются с помощью расчетного кода SAPHIRE. Анализ неопределенности / чувствительности выполняется для тех сценариев пожара, вклад которых в общую частоту повреждения активной зоны составляет более, чем 10-6 в год. Этот анализ выполняется для определения тех входных параметров и допущений к моделированию, которые обладают значительной неопределенностью. К таким параметрам относятся:

• •    частота пожара;

• •    мощность тепловыделения от источника возгорания;

• •    температура повреждения объекта;

• •    факторы, влияющие на ВОП.

Выводы и рекомендации

Анализ пожаров заканчивается выводами и рекомендациями. В разделе выводов представляются результаты достижения поставленных целей и объемов выполненных задач. Выводы могут касаться общей оценки пожарной безопасности станции, а также любых изменений в проекте станции, процедурах, тренингах, лицензировании элементов безопасности. Обычно, в таких заключениях достаточно большое внимание уделяется внедрению механизмов снижения рисков, например, разработка процедур и установка дополнительных автоматических систем обнаружения и подавления пожара. Вместе с тем, ВАБ пожара также может идентифицировать участки, где определенные меры пожарной безопасности являются критичными для безопасности станции.