ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВВЭР 2007 Программный комплекс

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВВЭР 2007 Программный комплекс «БАРС» для вероятностного анализа безопасности АЭС Ершов Г. А. , Ермакович Ю. Л. , Парфентьев М. А. (СПб. АЭП) Подольск, ОКБ «Гидропресс» , 29 мая 2007 г. 1

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП ЗАЧЕМ СПб. АЭП НУЖЕН НОВЫЙ КОД ДЛЯ ВАБ? 2

Опыт специалистов СПб. АЭП при выполнении ВАБ: - ВАБ-1 для АЭС с ВВЭР-640; ВАБ-1 для ТАЭС (ВВЭР-1000) для работы на мощности; ВАБ-1 ТАЭС в стояночных режимах; Пожарный ВАБ ТАЭС при работе на мощности и в стояночных режимах; ВАБ-2 ТАЭС; Анализ внутренних затоплений для ТАЭС; ВАБ-1 и стояночный ВАБ для АЭС-5 (Финляндия); Анализ надежности, живучести, безопасности АЭУ пла 2 -4 поколений; Оценка безопасности транспортно-технологических операций с ТВС; Выполнение детерминистических расчетов в поддержку ВАБ; ВАБ-1 для НПС «Сестрорецкая» Балтийской трубопроводной системы; Разработка методического обеспечения для ВАБ магистральных нефтепроводов; - Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения для ВАБ 3

Международная экспертиза результатов ВАБ: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Миссия МАГАТЭ по ВАБ-1 для ТАЭС (внутренние ИС). 13 -17 ноября 2000 г. , Москва, РФ. Миссия МАГАТЭ по ВАБ-1 для ТАЭС (внутренние ИС). 21 -25 октября 2002 г. , С. Петербург, РФ. Миссия МАГАТЭ по пожарному ВАБ для ТАЭС. 28 октября – 1 ноября 2002 г. , С. Петербург, РФ. Миссия МАГАТЭ по ВАБ-2 для ТАЭС. 22 -27 февраля 2004 г. , Ляньюнган, Китай. Миссия МАГАТЭ по стояночному ВАБ для ТАЭС. 22 -27 февраля 2004 г. , Ляньюнган, Китай. Миссия МАГАТЭ по анализу проектных решений по смягчению последствий тяжелых аварий для ТАЭС. 23 -27 апреля 2001 г. , С. Петербург, РФ. Экспертиза результатов ВАБ финским регулирующим органом (STUK) в соответствии с требованиями EUR 4

Рабочее окно кода RISK-Spectrum 5

Недостатки и ограничения кода RISK-Spectrum : • возможность получения лишь консервативных (иногда чрезмерно) оценок ЧПЗ, что приводит к занижению фактического уровня безопасности АЭС и принятию неверных проектных решений; • сильно завышенные оценки ЧПЗ и др. показателей при учете ошибок персонала (вклад ошибок персонала в ЧПЗ в стояночных режимах составляет 96% - для ТАЭС, около 100% - для 3 -го блока Клн. АЭС). Risk Spectrum дает при АНП ухудшенные в разы показатели безопасности АЭС; • ядро кода работает в среде ОС MS DOC, что накладывает сильные ограничения на размерность моделей и приводит к грубым ошибкам расчета, связанным с отсечением «малозначащих сечений» ; • модели разрабатываются, исходя из предположения, что длительность послеаварийного события составляет 24 часа. Современные документы МАГАТЭ и мировая практика выполнения ВАБ требуют рассмотрения послеаварийных периодов длительностью не менее 72 часов. В этих условиях использование Risk Spectrum крайне нежелательно, т. к. он не позволяет учитывать возможность восстановления оборудования; • наличие «программистских» ошибок в коде. 6

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП ЕСТЬ ЛИ АЛЬТЕРНАТИВА RISK-Spectrum? 7

Альтернативные коды Специалистами СПб. АЭП изучены 3 группы кодов. 1. Группа кодов, основанных на технологии ДС/ДО (деревьев событий и деревьев отказов) - SAPHIRE, РИСК, СRISS, RISK-Spectrum. 2. Код, позволяющий использовать как технологию ДС/ДО, так и технологию блок-схем, использующий логико-статистические методы расчета - Relex 3. Группа кодов, основанных на технологии СФЦ (схем функциональной целостности) – АСМ 2001, АСМ СЗМА, ACMNNEW, NEWACM 3. 8

Рабочее окно кода SAPHIRE 7 9

Рабочее окно кода РИСК 10

Окно графического редактора кода СRISS 11

Рабочее окно кода Relex 12

Рабочее окно кода АСМ СЗМА 13

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП КАКАЯ ЖЕ ТЕХНОЛОГИЯ ЛУЧШЕ? 14

НИР «Технология 2004» • • • Рабочая группа по изучению кодов для ВАБ. Участники: СПб. АЭП; ИПУ РАН; СПИК СЗМА Сравниваемые коды: RISK-Spectrum Relex АСМ СЗМА. 15

Последовательность разработки математической модели при ВАБ Вербальная (словесная) модель (модель, построенная на основе качествен. анализа систем, нейтронно-физических и теплогидравлических расчетов) Графическая модель (совокупность ДС и ДО или графов другого вида) Логическая модель (совокупность МСО, КПУФ или смешанных форм ЛФ) Вероятностная модель – ЛФ в ОДНФ (итоговое расчетное выражение) Расчет показателей безопасности АЭС. Анализ неопределенности, значимости, чувствительности 16

Графическая модель ВАБ Объем графической модели безопасности АЭС: (984 деревьев отказов, 2678 операторов, 3399 базовых событий, 84 деревьев событий, 73 функциональных событий, 205 групп ООП) 17

Принципиальная схема фрагмента ЯЭУ 18

Дерево отказов фрагмента ЯЭУ (Risk Spectrum и Relex) 19

СФЦ фрагмента ЯЭУ (АСМ СЗМА) 20

Принципиальная схема системы электроснабжения 21

Точность расчетов по альтернативным кодам Результаты расчетов надежности системы энергоснабжения Вероятность отказа элементов Relex АСМ СЗМА Risk Spectrum Относительное расхождение Вероятность отказа системы 0. 5 0. 929 0. 995 0. 071 0. 00118 0. 00121 0. 0196 0. 001 0. 00001199 0. 00001201 0. 00167 22

Учет восстановления при длительных авариях • • Неконтролируемые и невосстанавливаемые элементы Периодически контролируемые невосстанавливаемые элементы Непрерывно контролируемые восстанавливаемые элементы; Непрерывно контролируемые не восстанавливаемые элементы ; Находящиеся в работе, не восстанавливаемые элементы. Вероятность работоспособного состояния элемента типа р1 на участке восстановления, с учетом предыстории: 23

График изменения параметров надежности периодически проверяемого и восстанавливаемого элемента Ни один из известных кодов не позволяет производить расчеты с учетом сложных режимов контроля и восстановления 24

График изменения интенсивности отказов оборудования в течение жизненного цикла λ λ Δtпр. Δtн. экспл. Δtстар. t 25

Графики изменения интенсивности отказов для различных законов надежности В большинстве кодов используется только экспоненциальный закон надежности компонентов, поэтому их нельзя использовать при обосновании продления ресурса оборудования и АЭС в целом 26

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП НИ ОДИН ИЗ ИЗВЕСТНЫХ КОДОВ ДЛЯ ВАБ НЕ УДОВЛЕТВОРЯЕТ СОВРЕМЕННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ 27

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП ВОЗМОЖНО ЛИ СОЗДАНИЕ НОВОГО КОДА ДЛЯ ВАБ, НЕ УСТУПАЮЩЕГО ЗАРУБЕЖНЫМ ОБРАЗЦАМ? 28

Опыт разработки и внедрения кодов для расчетов надежности и безопасности • 1985 г. - "Программный комплекс автоматизированного логиковероятностного моделирования". ЕС ЭВМ, Алгол, PL-1; • 1994 г. – "Автоматизированный программный комплекс оценки надежности систем, версия 2. 01", (ПК NEWАСМ, версия 2. 01), IBM PC, CI/2; • 1996 г. - «Программный комплекс для автоматизированного расчета надежности, живучести, безопасности систем с учетом восстановления» , (ПК NEWАСМ 3), IBM PC, CI/2 • 2001 г. – "Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем 2001" (ПК АСМ 2001), IBM PС, Visual Basic 5, Delphi • 2005 г. – н. в. Программный комплекс для анализа безопасности и риска опасных производственных объектов (ПК БАРС), IBM PС, Delphi 29

Опыт разработки и внедрения методического и программного обеспечения • 1988 - 1990 г. Разработка методического и программного обеспечения для ЮУ АЭС • 1990 – 1994 г. Разработка методического и программного обеспечения для НВ АЭС • 1992 - 1996 г. Разработка методического и программного обеспечения для Клн АЭС • 2001 – н. в. Разработка методического и программного обеспечения для ОКБМ, 1 ЦНИИ МО РФ, НПО «Аврора» • 2004 – н. в. Разработка методического и программного обеспечения для ОАО «Транснефть» 30

Опыт выполнения ВАБ и уровень теоретической подготовки участников создания кода • 1. Код создается усилиями специалистов СПб. АЭП, АЭП (г. Москва), ВМИИ (СПб). • 2. Участники разработки выполняли ВАБ для всех АЭС с ВВЭР-1000 России, АЭС в Китае, Индии, Иране, АЭУ пла • 3. В состав рабочей группы входят 2 д. т. н. , 5 к. т. н. , программисты, владеющие современными технологиями программирования • 4. Код создается специалистами, знающими, что такое ВАБ и какая теория лежит в его основе • 5. Код создается «для себя» , т. е. с ориентацией на максимальное удобство и простоту работы 31

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП Что уже сделано при создании НОВОГО КОДА ДЛЯ ВАБ? 32

Рабочее окно кода БАРС 33

Выбор параметров надежности 34

Выбор закона распределения 35

Выбор стратегии контроля и восстановления 36

Выбор модели отказов по общей причине 37

Основные характеристики кода БАРС • автоматическая декомпозиция модели при сохранении точности расчетов, что обеспечивает решение проблемы размерности при ВАБ АЭС; • возможность расчета показателей безопасности систем, включающих в свой состав мажоритарные подсистемы, мажоритарные условия и т. п. , за счет ввода в аппарат СФЦ вершин типа «K из N» и автоматического учета указанной логики (K/N) при построении логической функции безопасного (опасного) функционирования АЭС; • использование неограниченного количества уровней вложенности подсистем (трансферов), что также направлено повышение удобства работы с кодом, а также на решение проблемы размерности; • использование четырех (общепринятых) методов моделирования отказов по общей причине; • использование технологии баз данных для хранения сведений об элементной базе АЭС, представленной в виде, понятном «простому» инженеру, но содержащей все необходимое для решения задач ВАБ. 38

Возможные направления использования кода для ВАБ • • • Стадия проектирования Проектные расчеты надежности технических систем (ТС) Обоснование и оптимизация структуры ТС на основе многовариантных расчетов по критериям «безопасность» , «надежность-стоимость» , «безопасностьстоимость» Вероятностный анализ безопасности ТС Обоснование требований к надежности оборудования ТС Обоснование требований к системам диагностирования Обоснование требований к системе и организации ТОР ТС 39

Возможные направления использования кода для ВАБ • • • Стадия строительства и эксплуатации Обоснование регламентов безопасной эксплуатации ТС Обоснование симптомно-ориентированных инструкций для персонала по действиям в аварийных ситуациях Обоснование номенклатуры оборудования, подлежащего диагностированию, и периодичности проверок Обоснование регламентов технического обслуживания и ремонта Обоснование программ модернизации ТС Оценка факторов эксплуатационного риска и разработка рекомендаций по его снижению (оценка ожидаемых длительностей вынужденных простоев из-за отказов оборудования и внешних воздействий, меры по их снижению) 40

Бюро ВАБ НИО СПб. АЭП Спасибо за внимание! 41