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

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

Основные термины и определения

В рамках ВАБ 1-го уровня АЭС под внутренним затоплением понимают неконтролируемое истечение воды от одного или нескольких источников, находящихся на энергоблоке, которые могут стать причиной исходного события или могут приводить к отказу оборудования важного для ВАБ при реализации той или иной аварийной последовательности.

Оборудование, компоненты и/или трубопроводы содержащие воду, высоконапорные трубопроводы и паропроводы, повреждение или ложная работа которых приводит к возникновению затопления (в том числе и из-за ошибки персонала).

Здание, часть здания, группа помещений или одно, отделенная от здания, части здания, группы помещений барьерами или расстоянием, имеющая способность локализовывать/ ограничивать распространение жидкости в пределах данного здания или его части.

Строительные конструкции и/или инженерные устройства, здания или части здания (двери, гидроизоляция, люки) которые полностью или частично ограничивают распространение водяной среды от источника.

Основные этапы анализа

• •    Сбор станционных данных

• •    Определение частот

• •    Анализ отсева

• •    Детальный анализ

• •    Выводы и рекомендации

Сбор станционных данных

Первичное выявление потенциальных источников затопления, путей распространения возможных затоплений и уязвимого оборудования, рассмотрение существующих барьеров на пути распространения затопления и их характеристик. Проведение сбора данных, необходимых для идентификации уязвимости энергоблока к внутренним затоплениям, анализ полноты и достоверности собранных данных.

Источниками исходных данных являются

• •    Ранее выполненные отчеты по анализу внутренних затоплений на АЭС.

• •    Отчеты по инцидентам и нарушениям, связанным с з атоплениями;

• •    Отчеты/акты испытаний, опробований, др. материалы.

• •    Инструкции по эксплуатации систем;

• •    Чертежи размещения оборудования в помещениях энергоблока (зонах затопления), в том числе трассировку кабелей и трактов вентиляционных систем;

• •    Архитектурные чертежи АЭС .

• •    Чертежи и геометрические характеристики трубопроводов, являющихся потенциальными источниками затоплений в помещениях энергоблока, разрыв которых может привести к отказу оборудования и систем рассмотренных в уровне 1 ВАБ, а так же компонентов и систем, участвующих в безопасном останове реакторной установки;

• •    Чертежи строительных конструкций, в том числе данные по проемам, шахтам, коробам и др.

• •    Базы Данных, разработанные при выполнении ВАБ уровня 1 АЭС:

• •    База данных по технологическим системам.

• •    База данных по внутренним затоплениям.

• •    База данных, разработанная на стадии выполнения анализа безопасного останова при пожаре (если имеется)

Требования к собираемым данным

При проведении сбора данных для оценки уязвимости блока по отношению к внутренним затоплениям, данные, специфичные для отдельных помещений энергоблока, должны описывать:

• •    геометрические характеристики помещения (если это необходимо);

• •    установленное в пределах помещения оборудование и условия его поражения (напр., критические отметки, разделение расстоянием);

• •    данные по мощности ожидаемых в пределах помещений затоплений (максим. емкости систем, условия локализации);

• •    условия распространения на границе помещения (характеристики ограждения и барьеров, вентиляция и дренажи).

• •    компоновка электрического оборудования безопасного останова, силовых, контрольных и сигнальных кабелей и последствия от возможного воздействия воды;

• •    наличие и компоновка оборудования в зоне, снижающего опасность затопления;

• •    схемы существующих дренажей и/или других путей распространения воды.

Потенциально важные помещения энергоблока

Критериями для определения таких помещений являются:

• •    Наличие связи (возможность распространения затопления) между данными помещениями и помещениями в которых расположено оборудование/системы ВАБ 1 уровня.

• •    Наличие в этих помещениях потенциальных источников затопления.

• •    Возможность распространения затопления через рассматриваемые помещения.

Источники затопления

Потенциальными источниками внутреннего затопления на энергоблоке являются следующие системы и оборудование:

• •    Низкопотенциальные трубопроводы (P < 22 кгс/см2)

• •    Высокопотенциальные трубопроводы (P >  22 кгс/см2)

• •    Емкости с объемом среды более 15 м3

Сбор данных по источникам затопления

• •    характеристики источника поступления среды(давление, температура, тип среды, расход и т. д.);

• •    тип возможного воздействия на оборудование (например затопление, запаривание, разбрызгивание);

• •    возможность отсечения разрушенного участка трубопровода или оборудования;

• •    объем среды в неотсекаемом участке;

• •    наличие сигнализации по уровню в помещениях, куда истекает среда из источника;

• •    наличие блокировок по падению давления на напоре источника подачи среды (при разрушении напорных трубопроводов), отключающих источник;

Сбор данных для анализа частот

На первом этапе определяется источник обобщенных данных (например, отраслевая БД по затоплениям для АЭС)

На втором этапе выполняется сбор станционных данных для расчета относительных частот затоплений.

Для выполнения анализа необходимо собрать следующие данные по источникам затопления

• •    Длины и диаметры трубопроводов в помещениях энергоблока, включая низконапорные, высоконапорные трубопроводы и паропроводы, с классификацией их по системам энергоблока.

• •    Объемы баков и емкостей в помещениях, с классификацией их по системам энергоблока.

• •    Количество и тип компонентов и оборудования в помещениях, повреждение которых может привести к затоплению, таких как фланцевые соединения, арматуры, клапана и т.п.

Результат выполнения подзадачи по сбору данных

• •    Выполнено начальное (приблизительное) разделение помещений энергоблока на зоны затопления (информация по компоновке важного оборудования необходима для исключения второстепенных зданий и зон на начальном этапе рассмотрения). Если такое разделение приведено в станционной документации (ранее выполненных отчетах, проектной документации), его можно использовать на данном этапе в качестве отправной точки.

• •    Выполнены обходы энергоблока, собраны и подтверждены данные физически характеризующие важные зоны затопления.

• •    Определен предварительный перечень источников затопления;

• •    Рассмотрена имеющаяся документация (чертежи, паспорта на оборудование, ТУ на оборудование, инструкции по эксплуатации систем, иные станционные документы имеющие отношение к внутренним затоплениям);

• •    Собрана информация по помещениям энергоблока, технологическому и иному оборудованию и его характеристикам, определены (предварительно) возможные пути распространения затопления, имеется информация по утечкам жидкости за пределы рассматриваемых помещений (расположение, геометрические характеристики, объемы протечек за пределы помещений и т.д.);

• •    Изучены инструкции по ликвидации   аварий,

технологический регламент, ремонтные инструкции и т.п.

Анализ отсева

Определение независимых по отношению к внутренним затоплениям зон энергоблока, оценку частоты затоплений, определение возможных источников затопления для каждой зоны затопления и их характеристик, определение путей распространения затопления, определение возможных исходных событий, начальную количественную оценку последствий затоплений.

Определение “независимых зон”.

• •    Зона будет считаться независимой если затопление, происходящее вне данной зоны не будет распространяться внутрь рассматриваемой зоны затопления без отказа барьера, препятствующего затоплению.

• •    Зона будет считаться независимой , если при отсутствии отказа барьера, затопление внутри зоны не будет распространяться за пределы зоны затопления.

Критерии качественного отсева зон затопления.

• •    Затопление не приводит к распространению его за пределы зоны затопления.

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

• •    Затопление не приводит к ИСА уровня 1 ВАБ;

• •    Затопление не вызывает более тяжелые ИСА, чем рассмотренные ВАБ уровня 1.

Те зоны затопления, в которых ни один из вышеуказанных критериев не является истинным, подлежат анализу с использованием метода количественного отсева.

Оценка частот затоплений для независимых зон.

Для определения общей частоты затопления зоны рассчитывается частота исходных событий с затоплением от всех источников, находящихся в рассматриваемой зоне.

Частота затопления от каждого источника j-того типа оборудования определяется следующим образом:

λИСЗj = λИСЗjt / Nj, где

λ ИСЗjt – общая частота исходного события затопления j-тым типом оборудования,

Nj – количество j-того оборудования на всей станции.

Частота разрыва типа трубопровода категории j в зоне i:

λ ИСЗija = λ ИСЗj ⋅ Lij ⋅ Pab , где

λ ИСЗj = λ ИСЗjt / Lj , где

Lij – длина j-той категории трубопровода в i-той зоне,

Lj – длина j-той категории трубопровода на всей станции,

λ ИСЗj – относительная частота разрыва j-той категории трубопровода на единицу длины трубопровода,

λ ИСЗjt – общая частота разрыва j-той категории трубопровода (например, среднего трубопровода системы нормальной эксплуатации высокого давления),

Pab – доля разрывов с относительным размером «a» трубопроводов относительного размера «b» по отношению ко всем разрывам трубопроводов относительного размера «b»

Идентификация уязвимого оборудования и определение возможных исходных событий аварий (ИСА).

Для каждой зоны затопления не отсеянной как зона распространения затопления или зона, вызывающая затопление необходимо рассмотреть оборудование, включенное в ВАБ уровня 1 уязвимое к затоплениям, с целью определения того, какие из ИСА, определенные в модели внутренних событий ВАБ уровня 1, могут произойти в результате отказа систем или компонентов систем при затоплении.

Количественный отсев.

Условная вероятность повреждения активной зоны для каждого конечного состояния должна быть оценена путем перерасчета деревьев событий, разработанных в ВАБ уровня 1, со следующими изменениями:

• •    Все оборудование в модели ВАБ, расположенное в зоне затопления или являющееся компонентом зоны, рассматривается как поврежденное.

• •    Вероятность отказа кратковременных действий персонала должна быть увеличена  фактором,  учитывающим

стрессовое состояние исходя из сценария затопления;

• •    Частота повреждения активной зоны должна быть определена для каждой независимой зоны затопления и определяться посредством умножения частоты затопления в зоне на условную вероятность повреждения активной зоны, рассчитанную исходя из предположения о повреждении оборудования/систем для данной зоны затопления.

Зоны затопления подвергаются процессу отсеивания в случае, когда общий вклад частоты повреждения активной зоны (ЧПАЗ) меньше критерия отсева. Для данного анализа, зоны затопления подвергаются процессу отсеивания при двух условиях:

• •    Индивидуальный вклад зоны затопления меньше, чем 1% от общего вклада в ЧПАЗ всех инициаторов;

• •    Вклад от всех отсеянных зон меньше, чем 10% от общего вклада в ЧПАЗ всех инициаторов;

Детальный анализ.

Вероятностная оценка развития тех затоплений, которые являются значительными после проведения анализа отсева. Он включает в себя детальный анализ развития затопления, количественную оценку аварийных последовательностей, инициируемых внутренними затоплениями и оценку вклада внутренних затоплений в общую частоту повреждения активной зоны.

Анализ неопределенности

Анализ неопределенности и чувствительности является завершающим при выполнении работ по ВАБ внутренних затоплений 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.

Выводы и рекомендации

Анализ затоплений заканчивается выводами и рекомендациями. В разделе выводов представляются результаты достижения поставленных целей и объемов выполненных задач. Выводы могут касаться общей оценки безопасности станции, а также любых изменений в проекте станции, процедурах, тренингах, лицензировании элементов безопасности. Вместе с тем, ВАБ затоплений также может идентифицировать участки, где определенные меры по повышению устойчивости к внутренним затоплениям АЭС являются критичными для безопасности станции.