ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
02 Целью изучения дисциплины «Ядерная безопасность» является усвоение студентами основных норм, положений и концепции, составляющих проблему безопасности атомных станций (АС) на современном этапе. Основной задачей изучения дисциплины является формирование соответствующих современному уровню развития ядерной энергетики представлений, знаний, навыков позволяющих хорошо разбираться в сути понятия «безопасность АС» . Понимать важность законодательной и нормативной баз для ее обеспечения, усвоить сложившиеся детерминистские и вероятностные подходы, критерии и принципы достижения приемлемого уровня безопасности, а также освоить такие элементы безопасности, как культура безопасности, обеспечение качества, человеческий фактор.
03 Программа курса составлена в соответствии требованиями образовательного стандарта. с Типовым учебным планом на изучение дисциплины предусмотрено общее количество часов – 74, количество аудиторных часов – 44, из них: лекции – 28 часов, семинары – 16 часов. Рекомендованная форма отчетности – зачёт.
04 Примерный тематический план № Название темы п/п 1. Проблемы обеспечения безопасности ядерного топливного цикла. Основные составляющие проблемы безопасности АС 2. Система управления и регулирования безопасности использования ядерной энергии 3. Система обеспечения качества и культуры безопасности 4. Система нормативных документов в области использования ядерной энергии Лекции Семинары Всего 2 2 2 2 (КР-1) (темы 1÷ 4) 4
05 5. Принцип глубокоэшелонированной защиты 6. Выбор площадки и проектирование АС 7. Изготовление оборудования и сооружение АС. 8. Ввод в эксплуатацию, эксплуатация, снятие с эксплуатации. Системы безопасности. Надёжность реакторной установки, её элементов и систем 2 2 2 2 4 (2 (семинар-1)+ 2 (КР-2) темы(5÷ 8)) 6
06 9. Обращение и хранение отработавшего топлива и радиоактивных отходов 10. Нормы и правила радиационной безопасности 11. Выход и распространение радиоактивных продуктов 12. Детерминистический и вероятностный анализ безопасности 2 2 (семинар-2) 4 2 2 2 (КР-3) (темы 9÷ 11) 4
07 13. Средства детерминистического и вероятностного анализа безопасности 14. Управление авариями. Качественный анализ аварии. Анализ крупнейших аварий на АЭС Итого 2 4 (2 (семинар-3)+ 2 (КР-4) темы (12÷ 13)) 6 2 2 (семинар-4) 4 28 (14 лекций) 16 (4 семинара + 4 контрольных работы) 44
Содержание учебного материала 08 1. Проблемы обеспечения безопасности ядерного топливного цикла. Основные составляющие проблемы безопасности АС. Субъективное и объективное понятия «безопасность» . Возможные определения понятия «безопасность АС» . Участники процесса использования атомной энергии. Основные составляющие проблемы обеспечения безопасности АС. 2. Система управления и регулирования безопасности использования ядерной энергии. Законодательная база и роль правительства. Органы государственного управления использованием атомной энергии. Эксплуатирующая организация. Регулирующий орган.
09 3. Система обеспечения качества и культуры безопасности. Деятельность по обеспечению качества. Общая система обеспечения качества в атомной энергетике. Понятие «культура безопасности» . Показатели культуры безопасности. 4. Система нормативных документов в области использования ядерной энергии. Структура системы правовых и нормативных документов. Рекомендации и требования МАГАТЭ в области ядерной безопасности. Законодательная и нормативно-правовая база Республики Беларусь в области использования атомной энергии, ядерной и радиационной безопасности.
10 5. Принцип глубокоэшелонированной защиты. Физические барьеры на пути выхода радиоактивных продуктов. Защита барьеров. Самозащищённость, внутренне присущая безопасность. Принцип глубокоэшелонированной защиты. Уровни глубокоэшелонированной защиты. 6. Выбор площадки и проектирование АС. Понятие площадки АС и связанных с ней факторов. Общие критерии выбора площадки АС. Факторы, учитываемые при выборе площадки АС. Возможное влияние АС на окружающую территорию. Параметры воздействия на АС в случае падения самолета. Общие требования проектирования АС. Требования к активной зоне. Требования к первому контуру. Требования к системам управления технологическими процессами.
11 7. Изготовление оборудования и сооружение АС. Общий подход. Классификация систем и элементов АС. Классификация оборудования, работающего под давлением. Требования к конструированию и материалам. Испытания на прочность и плотность. Контроль состояния металла.
12 8. Ввод в эксплуатацию, эксплуатация, снятие с эксплуатации. Системы безопасности. Надёжность реакторной установки, её элементов и систем. Ввод в эксплуатацию. Эксплуатация. Снятие энергоблока с эксплуатации. Функции системы безопасности. Классификация систем безопасности. Защитные, локализующие, обеспечивающие и управляющие системы безопасности. Количественные показатели безопасности. Комплексность свойств надёжности. Безотказность систем реакторной установки. Показатели надёжности систем безопасности. Повышение безотказности элементов. Структурное резервирование. Роль свойства самозащищённости реакторной установки. Отказы по общей причине. Восстановление работоспособности элементов и систем безопасности.
13 9. Обращение и хранение отработавшего топлива и радиоактивных отходов. Проблема хранения отработавшего топлива. Проблемы обращения с радиоактивными отходами. Вопросы безопасности и международное регулирование. 10. Нормы и правила радиационной безопасности. Закон с радиационной безопасности населения. Основные принципы и мероприятии обеспечения радиационной безопасности. Нормы радиационной безопасности при нормальной эксплуатации АС. Требования по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии. Критерии обеспечения радиационной безопасности для АС.
14 10. Нормы и правила радиационной безопасности. Закон с радиационной безопасности населения. Основные принципы и мероприятии обеспечения радиационной безопасности. Нормы радиационной безопасности при нормальной эксплуатации АС. Требования по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии. Критерии обеспечения радиационной безопасности для АС.
15 11. Выход и распространение радиоактивных продуктов. Количество, состав и свойства радиоактивных продуктов в реакторе. Распространение радиоактивных продуктов через барьеры. Распространение радиоактивных продуктов в атмосфере. Радиационное воздействие на человека в результате прохождения радиоактивного облака.
16 12. Детерминистский и вероятностный анализ безопасности. Общие положения детерминистского анализа безопасности. Основные определения в рамках детерминистского подхода. Основные критерии и принципы обеспечения безопасности АС. Предполагаемые и реализуемые цели использования вероятностного анализа безопасности. Основные этапы методологии вероятностного анализа безопасности. Некоторые характерные причины повреждения активной зоны и соответствующие вероятности.
17 13. Средства детерминистского и вероятностного анализа безопасности. Современные компьютерные коды, используемые в практике детерминистского анализа: классификация, методология применения, опыт верификации и эксплуатации. Современные теплогидравлические системные реалистические коды. Компьютерные коды, используемые в практике вероятностного анализа.
18 14. Управление авариями. Качественный анализ аварии. Анализ крупнейших аварий на АЭС. Состояние атомной станции: нормальная эксплуатация, аварийная ситуация, проектные аварии, запроектные аварии. Международная шкала происшествий на АС. Аварии на АЭС TMI (США), ЧАЭС (СССР), Fukushima (Япония).
Рекомендуемые темы семинаров 19 1. Система нормативных документов Республики Беларусь в области использования атомной энергии. 2. Защитные, локализующие, обеспечивающие и управляющие системы безопасности. Количественные показатели безопасности. 3. Повышение безотказности элементов. Роль свойства самозащищённости реакторной установки. 4. Отработавшее топливо: проблемы хранения, переработки и захоронения; возможные пути решения. 5. Методы и средства детерминистического и вероятностного анализа. 6. Современные теплогидравлические системные реалистические коды. 7. Современные компьютерные коды для моделирования тяжёлых аварий. 8. Аварии на АЭС TMI (США), ЧАЭС (СССР), Fukushima (Япония).
Рекомендуемая литература 20 Основная 1. Ковалевич, О. М. Основы обеспечения безопасности атомных станций: Учеб. пособие для вузов / О. М. Ковалевич. – М. : Изд-во МЭИ, 1999. – 136 с. 2. Солонин, В. И. Безопасность и надёжность реакторных установок / В. И. Солонин. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1996. – 80 с. 3. Использование атомной энергии, ядерная и радиационная безопасность: Сб. нормативных правовых актов: в 2 ч. – Минск: Институт радиологии. – Ч. 1. – 2010. – 344 с. 4. Использование атомной энергии, ядерная и радиационная безопасность: Сб. нормативных правовых актов: в 2 ч. – Минск: Институт радиологии. – Ч. 2. – 2010. – 353 с. 5. Самойлов, О. Б. Безопасность ядерных энергетических установок: Учеб. пособие для вузов / О. Б. Самойлов, Г. Б. Усынин, А. М. Бахметьев. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 280 с. 6. Швыряев, Ю. В. Вероятностный анализ безопасности атомных станций. Методы выполнения / Ю. В. Швыряев. – М. : ИАЭ им. И. В. Курчатова, 1992. – 266 с. 7. Скачек, М. А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС: Учебное пособие для вузов / М. А. Скачек. М. : Изд. дом МЭИ, 2007. 648 с.
21 Дополнительная 1. Материалы серии норм МАГАТЭ по безопасности. 2. Бахметьев, А. М. Методы оценки и обеспечения безопасности ЯЭУ / А. М. Бахметьев, О. Б. Самойлов, Г. Б. Усынин. – М. : Энергоатомиздат, 1988. – 136 с. 3. Логвинов, С. А. Экспериментальное обоснование теплогидродинамической надежности реакторов ВВЭР / С. А. Логвинов, Ю. А. Безруков, Ю. Г. Драгунов. – М. : ИКЦ «Академкнига» , 2004. – 255 с. 4. Кузнецов, Ю. Н. Теплообмен в проблеме безопасности ядерных реакторов / Ю. Н. Кузнецов. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 296 с.
22 ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Тема -1 Проблемы обеспечения безопасности ядерного топливного цикла. Основные составляющие проблемы безопасности АС.
23 Субъективное «безопасность» . и объективное понятия Возможные определения понятия «безопасность АС» . Участники процесса использования атомной энергии. Основные составляющие проблемы обеспечения безопасности АС.
Субъективное и объективное понятия «безопасность» . 24 Что считать опасным и что неопасным? – вопрос, имеющийся не только научно-технический, но и философский оттенок. Объективные факторы позволяют достаточно однозначно констатировать преимущество одной установки над другой с точки зрения безопасности. Для АС это • качественное оборудование, • наличие разветвленных и дублированных систем безопасности, • квалифицированный персонал и т. п.
25 Субъективный подход индивидуума при оценке безопасности того или иного объекта не всегда связан с официальным подходом обеспечения безопасности. Такие факты, как например Хиросима, Чернобыль, несомненно откладывают след в сознании человека, уровень образования влияет на восприятие или не восприятие декларируемого учеными малого уровня риска от данного объекта по сравнению с другими факторами. Альтернативой служат факторы социальных благ от расположения данного объекта в регионе (без особого внимания к вопросам безопасности). Развивающийся подход к оценке стоимости безопасности в какой-то степени нацелен на решение этих проблем, но ни не охватывает все моменты.
Возможные определения понятия «безопасность АС» . 26 Естественно желание человека дать определение понятию «безопасность» вообще и «безопасность АС» , в частности. Понятие это настолько многогранно и разносторонне, оценивается стольким сочетанием различных факторов, что все попытки сводятся либо к общему определению, например как в документах МАГАТЭ: «Атомная станция считается безопасной, если население не подвергается чрезмерному риску» ,
27 либо к другой крайности, бытующей среди специалистов в СССР (России): «Атомная станция считается безопасной, если она удовлетворяет действующим правилам и нормам» . При этом можно исходить из различных нормативных документов и все зависит, что в них записано и откуда это взялось. Обратим внимание на необходимость осознанного подхода к проблеме.
«ядерная безопасность» «радиационная безопасность» «техническая безопасность» 28 Некоторые причины различного понимания данных терминов специалистами разных поколений, разных ведомств, разных школ: • исторически сложившаяся эволюция таких понятий в СССР (а затем в СНГ); • как попытки государственных органов придать им официальные границы; • различное толкование этих терминов в русском и английском языках.
29 Вначале термин «ядерная безопасность» появился в нашей стране с определенным смыслом, затем как перевод английского понятия nuclear safety. За рубежом под этим понимается безопасность всего, что связано с использованием ядерной (атомной) энергии. Таким образом, из многочисленных аспектов безопасности (политическая, военная, экономическая, пожарная, морская, транспортная и т. п. ) выделяет только безопасность при использовании ядерной энергии. У нас понятие «ядерная безопасность» с самого начала имело другой смысл и неоднократно трансформируясь, получило другую смысловую нагрузку.
30 СССР в 1950— 1970 -х гг. ядерная безопасность ‒ недопущение неуправляемых цепных реакций (контроль за критичностью) на ядерных установках (реакторы, обогащение топлива, изготовление и хранение топлива, переработка облученного топлива и т. п. ) различных типов. В рамках бывшего Минсредмаша (Министерства среднего машиностроения) СССР действовал Госатомнадзор (ГАН), который занимался вопросами предотвращения ядерных аварий как потеря контроля над критичностью.
31 Параллельно с этим Минздравом (Министерством здравоохранения) СССР (и союзных республик) в целях радиационной безопасности осуществлялось изучение воздействия радиации на организм человека и окружающую среду, а также под контролем органов Госсаннадзора разрабатывались способы предотвращения переоблучения персонала и населения за счет санитарно-гигиенических мероприятий и средств индивидуальной защиты. В западной практике аналогичная деятельность относилась к понятию «радиационная защита» ( «radiation protection» ).
В начале 1980 -х годов с ростом понимания не только необходимости предотвращения неуправляемой цепной реакции, но и необходимости надежного охлаждения активной зоны (уроки TMI), понятие «ядерная безопасность» было расширено. 32 И, как следствие, к ядерной аварии добавились вопросы по предотвращению повреждения тепловыделяющих элементов из-за различных событий и явлений. Заметим, что это коснулось только АС. Понимание на государственном уровне, что опасность на предприятиях ЯТЦ (ядерного топливного цикла) исходит не только от неуправляемой цепной реакции, но и от многих других факторов, пришло, к сожалению, значительно позже, когда уже имели место серьезные аварии
33
34 Закон Республики Беларусь «Об использовании атомной энергии» ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Статья 1. Основные термины и их определения ● ядерная безопасность – состояние защищенности граждан и окружающей среды от вредного воздействия ионизирующего излучения ядерной установки и (или) пункта хранения, обеспеченное достижением надлежащих условий их эксплуатации, а также надлежащим обращением с ядерными материалами, отработавшими ядерными материалами и (или) эксплуатационными радиоактивными отходами.
35
36
37
38
39 «имеющиеся и новые установки, используемые в мирных целях, и нынешняя и новая деятельность в мирных целях» ≡ «установки и деятельность» ‒ любая деятельность человека, в результате которой люди могут подвергаться радиационным рискам, вызываемым естественными или искусственными источниками.
"установки" ● ядерные установки, 40 ● облучательные установки, ● некоторые установки по добыче и обработке сырьевых материалов, например урановые рудники, ● установки для обращения с радиоактивными отходами, ● любые другие места, где образуются, обрабатываются, используются, подвергаются физическому манипулированию, хранятся или захораниваются радиоактивные материалы, или же где установлены генераторы излучений, в таких масштабах, при которых требуется учитывать факторы защиты и безопасности.
«деятельность» 41 ● производство источников излучения для промышленных, исследовательских и медицинских целей, ● использование источников излучения для промышленных, исследовательских и медицинских целей, ● импорт и экспорт источников излучения для промышленных, исследовательских и медицинских целей, ● перевозка радиоактивных материалов, ● снятие с эксплуатации установок, ● деятельность по обращению с радиоактивными отходами, такая, как осуществление сбросов, и некоторые аспекты мероприятий по восстановлению площадок, загрязненных остаточными веществами от прошлой деятельности.
42
43
44
45
46
47
Закон Республики Беларусь 48 от 30 июля 2008 г. № 426 -З «Об использовании атомной энергии» Принят Палатой представителей 24 июня 2008 года Одобрен Советом Республики 28 июня 2008 года Изменения и дополнения: Закон Республики Беларусь от 9 ноября 2009 г. № 53 -З (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2009 г. , № 276 2/1605) <H 10900053>; Закон Республики Беларусь от 22 декабря 2011 г. № 326 -З (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2012 г. , № 1, 2/1878) <H 11100326>
Закон Республики Беларусь «Об использовании атомной энергии» ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 49 Статья 1. Основные термины и их определения ● атомная электростанция – ядерная установка для производства электрической и тепловой энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых для его функционирования систем, устройств, оборудования и сооружений; ● блок атомной электростанции – часть атомной электростанции, представляющая собой ядерный реактор с генерирующим и иным оборудованием, обеспечивающая функции атомной электростанции в определенном ее проектом объеме; ● деятельность по использованию атомной энергии – обоснованная деятельность лиц, связанная с размещением, проектированием, сооружением, вводом в эксплуатацию, эксплуатацией, ограничением эксплуатационных характеристик, продлением срока эксплуатации, выводом из эксплуатации ядерной установки и (или) пункта хранения, а также с обращением с ядерными материалами, отработавшими ядерными материалами и (или) эксплуатационными радиоактивными отходами;
Закон Республики Беларусь «Об использовании атомной энергии» ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 50 Статья 1. Основные термины и их определения ● объекты использования атомной энергии – ядерная установка, пункт хранения, ядерные материалы, отработавшие эксплуатационные радиоактивные отходы; ядерные материалы, ● ядерная установка – сооружения и комплексы с ядерным реактором (реакторами), в том числе сооружения и комплексы с промышленными, экспериментальными и исследовательскими ядерными реакторами, критическими и подкритическими ядерными стендами (сборками); ● пункт хранения – стационарные объекты и (или) сооружения, предназначенные для хранения ядерных материалов, отработавших ядерных материалов и (или) эксплуатационных радиоактивных отходов; ● ядерный материал – материал, содержащий и способный воспроизвести делящиеся материалы (вещества); ● ядерный реактор – устройство для осуществления управляемой цепной ядерной реакции.
51 Закон Республики Беларусь «Об использовании атомной энергии» ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Статья 1. Основные термины и их определения ● ядерная безопасность – состояние защищенности граждан и окружающей среды от вредного воздействия ионизирующего излучения ядерной установки и (или) пункта хранения, обеспеченное достижением надлежащих условий их эксплуатации, а также надлежащим обращением с ядерными материалами, отработавшими ядерными материалами и (или) эксплуатационными радиоактивными отходами;
52 Участники процесса использования атомной энергии. Необходимо представлять действующих или затрагиваемых «лиц» процесса использования атомной энергии, а также организации по обеспечению безопасности АС:
53 ● органы государственного управления объектами по использованию атомной энергии (поскольку процесс использования атомной энергии находится в основном в государственной собственности); ● эксплуатирующие организации (государственные или частные); ● научные, проектные и конструкторские организации; ● поставщики оборудования и услуг; ● дирекция объекта и обслуживающий персонал; ● население и местные органы власти; ● регулирующий орган; ● международное сообщество.
Основные составляющие проблемы обеспечения безопасности АС. 54 ● Законодательная база. ● Системы ■ управления использованием атомной энергии, ■ регулирования (надзора) за безопасным использованием атомной энергии; ■ норм и правил, регламентирующих различные аспекты использования атомной энергии и, в первую очередь, вопросы безопасности. ● Научное обоснование принимаемых технических решений и соотвётствующие научные исследования. ● Обеспечение качества и культуры безопасности. ● Участие местных органов власти. ● Работа с населением.
55 Предложенная классификация не претендует на однозначность и универсальное определение, поскольку можно по разному подходить к выделению и приоритетности различных составляющих. Однако все они характеризуют совокупность проблем обеспечения безопасности. Исключение любой из них поставит под сомнение достижение конечной цели. Это обстоятельство объясняет трудности, возникающие при попытках дать какое-то универсальное определение безопасности АС.
56 ПРИНЦИПЫ И КРИТЕРИИ БЕЗОПАСНОСТИ Основной задачей обеспечения безопасности атомной станции (АС) является защита населения, эксплуатационного персонала и окружающей среды от неприемлемого уровня радиационного воздействия, достигаемая техническими средствами и организационными мерами. Причем, как показывает мировой опыт, главное — это защита от потенциально возможных аварийных ситуаций. Безопасность ЯЭУ в основном обеспечивается реализацией следующих мер и принципов (рис. 1 Л):
Безопасность ЯЭУ в основном обеспечивается реализацией следующих мер и принципов 57 ●Построением многоэшелонированной защиты от выхода в помещения АС и за её пределы потенциально опасных радиоактивных веществ, содержащихся в ядерном топливе, с использованием проектных решений, сводящих к приемлемому минимуму риск разрушения, защитных барьеров. ●Высоким качеством, всесторонней обоснованностью конструкции реакторной установки, проектов систем, важных для безопасности, всей АС в целом, тщательным исследованием всех происходящих в ней процессов.
●Высоким качеством изготовления, монтажа, ремонта оборудования; высококачественное исполнение оборудования АС — узловой вопрос безопасности. 58 ●Применением надежных средств предотвращения и подавления аварийных процессов, оснащением АС системами безопасности — системами, предназначенными для предупреждения аварий и ограничения их последствий. ●Квалифицированной эксплуатацией АС в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, инструкциями и строгим соблюдением регламента; обеспечением в целом принципа «культуры безопасности» . ●Принятием мер но устойчивости к внешним воздействиям и ситуациям, связанным с «человеческим фактором» .
59 ●Поддержанием безотказности оборудования важных для безопасности систем с помощью технического обслуживания, проверок и освидетельствования с использованием эффективных средств контроля и диагностики. ●Выбором благоприятной площадки расположения АС и необходимой санитарно-защитной зоны.
60
Вопросы, выносимые на контрольную (на зачёт) 61 1. «Ядерная безопасность» что подразумевает этот термин? Как эволюционировало это понятие в ходе развития атомной энергетики? Как оно соотносится с понятием «радиационная» безопасность? 2. Кого (организационные структуры, организации, физические лица) следует отнести к участникам процесса использования атомной энергии? 3. Перечислите, пожалуйста, основные составляющие проблемы обеспечения безопасности АС. 4. Сформулируйте, безопасности АС. пожалуйста, основную задачу обеспечения 5. Перечислите, пожалуйста, основные меры и принципы, реализация которых обеспечивает безопасность ЯЭУ.
ДЗЯКУЙ ЗА ЎВАГУ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ THANK FOR YOUR ATTENTION
Скачать презентацию ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 02 Целью изучения дисциплины Ядерная
L_NS01_2015.pptx