Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс) / 175_Основы обеспечения безопасности АЭС
.pdf
31
саны в специальной литературе по дозиметрии (см. список реко‑
мендуемой литературы к главе 1).
Специфическое, по сравнению с иными установками для вы‑
работки электроэнергии, свойство ядерных реакторов АЭС на-
капливать большие количества радиоактивных веществ, выход
которых за пределы активной зоны может приводить к тяжелым
последствиям для людей и окружающей среды, является первым
обстоятельством, определяющим приоритетное значение пробле-
мы безопасности атомной энергетики. Вторым обстоятельством
является потенциальная возможность неконтролируемого роста
энерговыделения при потере управления реактивностью реактора
или вследствие образования локальных критических масс при пе‑
регрузке топлива, его транспортировке и хранении. Третьим об‑
стоятельством является продолжительное выделение энергии после
останова реактора, так называемое остаточное тепловыделение,
связанное с радиоактивным распадом накопившихся в активной
зоне продуктов деления (рис. 1.4). Изменение мощности оста‑
точного тепловыделения определяется экспоненциальным зако‑
ном радиоактивного распада (1.1). Сразу после останова реактора
остаточное тепловыделение снижается сравнительно быстро, что
обусловлено распадом короткоживущих радионуклидов. Затем
начинает сказываться влияние долгоживущих радионуклидов,
и скорость снижения остаточного тепловыделения замедляется.
В первые 30–60 с Q/Q
0
>> φ/φ
0
из‑за аккумулированного в актив‑
Тепловая мощность, Q/Q
0
Рис. 1.4. Остаточное энерговыделение ядерного реактора. φ — плотность пото‑
ка нейтронов, 1/м
2
· с; Q — тепловая мощность, МВт
32
ной зоне тепла (тепловой инерции). Величина остаточного тепло‑
выделения через ~10
1
часов после останова реактора составляет
~1% мощности перед остановом (~30 МВт для ВВЭР‑1000).
Отвод остаточного тепловыделения необходимо осуществлять
как при нормальном технологическом процессе в остановленном
реакторе, в бассейне выдержки, при транспортировке и хранении
отработавшего топлива, так и в аварийных ситуациях, связанных
с потерей теплоносителя.
В отечественных законодательных актах и нормативных до‑
кументах используются следующие понятия, характеризующие
безо пасность объектов атомной энергетики:
• радиационная безопасность — состояние защищенности
людей от вредного для их здоровья воздействия ионизиру‑
ющего излучения;
• безопасность АС (ядерная и радиационная безопасность
АС) — свойство АС обеспечивать надежную защиту пер‑
сонала, населения и окружающей среды от недопустимого
в соответствии с федеральными нормами и правилами в об‑
ласти использования атомной энергии радиационного воз‑
действия (НП‑001‑15);
• ядерная безопасность — свойство реакторной установ‑
ки и АЭС предотвращать возникновение ядерной аварии
(т.е. обеспечивать контроль за реактивностью);
• ядерная авария — авария, сопровождающаяся поврежде‑
нием тепловыделяющих элементов, превышающим уста‑
новленные пределы безопасной эксплуатации, или авария
без повреждения твэлов, вызванная:
‒ нарушением контроля и управления цепной реакцией
деления;
‒ возникновением критичности при перегрузке, транс‑
портировании или хранении ядерного топлива
(НП‑001‑15).
Основные требования по обеспечению ядерной безопас‑
ности при эксплуатации ядерного реактора можно сформулиро‑
вать так:
33
• не допускать разгона реактора на мгновенных нейтронах,
т.е. обеспечить, чтобы реактивность ρ всегда была меньше
β
эф
(эффективной доли запаздывающих нейтронов);
• в любых условиях должна существовать возможность бы‑
строго и надежного прекращения самоподдерживающейся
цепной реакции деления;
• исключить самопроизвольный выход реактора в критиче‑
ское состояние после его остановки;
• иметь надежную систему теплоотвода от тепловыделяющих
элементов при любых нарушениях нормальной эксплуатации.
В мировой практике синонимом комплексного понятия ядер‑
ной и радиационной безопасности является термин «nuclear
safety», а понятию радиационной безопасности близок по смыслу
термин «radiation protection».
Предельные эффективные дозы облучения для персонала АЭС
и населения устанавливаются «Нормами радиационной безо‑
пасности» (в настоящее время — НРБ‑99/2009): суммарная го‑
довая эффективная эквивалентная доза не должна превышать
20 мЗв/год для персонала АЭС и 1 мЗв/год для населения.
К настоящему времени в нашей стране, как и во всем мире,
сложилась система необходимых и достаточных элементов, ко‑
торые составляют основу концепции безопасности (рис. 1.5).
Одним из элементов этой концепции является законодатель‑
ный блок из федеральных законов, системы норм и правил и го‑
сударственной разрешительной системы, которая осуществляет
независимый надзор и регулирование. Технологический блок по‑
строен на базе принципа глубокоэшелонированной защиты, ос‑
новой которого является многократность барьеров безопасности
и многообразие уровней защиты этих барьеров. При реализации
принципа глубокоэшелонированной защиты важна правиль‑
ная расстановка приоритетов. В обеспечении безопасности пер‑
воочередное внимание до аварии на АЭС «Фукусима» уделялось
предотвращению аварий. Тем не менее, несмотря на все прини‑
маемые меры по предотвращению аварии, всегда предполагалось
проведение детерминистического анализа протекания ряда по‑
стулированных тяжелых аварий, исходные события для которых
основывались на наложении многочисленных отказов оборудова‑
34
ния вследствие внешних событий (землетрясение, торнадо, раз‑
рыв плотин, цунами и т.д.) и внутренних (полное обесточивание
АЭС, разрыв первого контура, отказ на срабатывание систем безо‑
пасности и т.д.). На основе этого анализа на станции и за ее пре‑
делами должны быть подготовлены меры по ослаблению аварии,
т.е. меры управления аварией.
После аварии на АЭС «Фукусима» меры по предотвращению
аварий и меры по управлению авариями имеют одинаковый прио‑
ритет.
Важнейшим условием эффективности системы обеспечения
безопасности является осознание ее приоритета, т.е. восприятие
принципа «культура безопасности» как фундаментального управ‑
ляющего принципа.
Основой концепции обеспечения безопасности является база
знаний о процессах и явлениях, реализующихся на АЭС при воз‑
никновении аварийного режима.
Накопленный уровень знаний о процессах и явлениях при пе‑
реходных режимах, проектных и тяжелых авариях на АЭС по‑
зволяет решить проблему управления опасностью (проблему
обеспечения безопасности) за счет:
Рис. 1.5. Элементы концепции безопасности
35
• качества проекта и накопленного опыта эксплуатации (пре‑
дотвращение аварий);
• управления опасностью, которое заключается в последо‑
вательной борьбе за сохранение целостности физических
барьеров безопасности, причем каждый барьер рассматри‑
вается как последний на пути распространения опасности
(управление авариями).
Различают три вида деятельности, связанной с безопасностью
объектов атомной энергетики: обеспечение, обоснование
8
и ре‑
гулирование. За первый отвечает эксплуатирующая организация;
за второй — конструкторские, проектные и научные организации,
выполняющие работы и предоставляющие услуги эксплуатирую‑
щей организации; за третий — регулирующий орган Федеральная
служба по экологическому, технологическому и атомному надзо‑
ру (Ростехнадзор).
Общие подходы и принципы обеспечения, обоснования и ре‑
гулирования безопасности на всех стадиях жизненного цикла
АЭС, выработанные экспертным сообществом на основе много‑
летнего опыта эксплуатации и научных исследований, содержат‑
ся в документах МАГАТЭ и в отечественных федеральных нормах
и правилах в области использования атомной энергии.
1.4. Государственное управление
ирегулирование безопасности
при использовании атомной энергии
Основой законодательства РФ в области атомной энергетики
является Федеральный закон от 21.11.1995 № 170‑ФЗ «Об исполь‑
зовании атомной энергии». Важнейший принцип закона — обе‑
спечение приоритета ядерной и радиационной безопасности,
здоровья людей, защиты окружающей среды перед любыми хо‑
зяйственными задачами в области атомной энергетики. Объек‑
тами применения закона являются ядерные установки, ядерные
материалы, радиоактивные вещества, радиоактивные отходы, ра‑
диационные источники, пункты хранения ядерных материалов
8
Термин «обоснование» по смыслу практически идентичен терминам «анализ»
и «оценка» (англ. – assessment).
36
и радиоактивных веществ. В число видов деятельности, на кото‑
рые распространяется закон, входят размещение, проектирова‑
ние, сооружение, эксплуатация и вывод из эксплуатации ядерных
установок, обеспечение безопасности при использовании атом‑
ной энергии, проведение научных исследований во всех областях
использования атомной энергии, физическая защита объектов
применения закона, учет и контроль ядерных материалов и радио‑
активных веществ.
Закон определяет полномочия органов государственного
управления использованием атомной энергии [во время принятия
закона — Министерство Российской Федерации по атомной энер‑
гии (Минатом), ныне — Государственная корпорация по атомной
энергии «Росатом»] и органов государственного регулирования
безопасности при использовании атомной энергии [во время при‑
нятия закона — Федеральный надзор России по ядерной и радиа‑
ционной безопасности (Госатомнадзор), ныне — Федеральная
служба по экологическому, технологическому и атомному надзо‑
ру (Ростехнадзор)].
Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом»
проводит государственную политику в области использования
атомной энергии, действует в целях развития атомного энерго‑
промышленного и оружейного комплексов, обеспечения ядер‑
ной и радиационной безопасности, нераспространения ядерных
материалов и технологий, развития атомной науки, техники
и образования. В частности, Госкорпорация «Росатом» уполно‑
мочена принимать решение о признании организации пригод‑
ной эксплуатировать ядерную установку, а также осуществлять
деятельность по обращению с ядерными материалами и радио‑
активными веществами. Понятие «эксплуатирующей организа‑
ции» соответствует международной практике и предусматривает
всю полноту ответственности за безопасность ядерной установ‑
ки, а также за надлежащее обращение с ядерными материалами
и радиоактивными веществами. Лицензию (разрешение) на кон‑
кретный вид деятельности эксплуатирующей организации вы‑
дает Ростехнадзор. Помимо выдачи лицензий Ростехнадзор
разрабатывает правила и нормы в области использования атом‑
ной энергии, организует экспертизу материалов, обосновыва‑
37
ющих безопасность ядерных установок, осуществляет надзор
за выполнением требований по безопасности.
Постановлением Правительства РФ от 13.09.2010 № 717 функ‑
ции по установлению нормативов предельно допустимых вы‑
бросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух и сбросов
радиоактивных веществ в водные объекты возложены на Ростех‑
надзор.
Принципиально важным с позиции обеспечения безопасности
атомной энергетики является Федеральный закон от 08.03.2011
№ 35‑ФЗ «Устав о дисциплине работников организаций, эксплу‑
атирующих особо радиационно опасные и ядерно опасные про‑
изводства и объекты в области использования атомной энергии».
Закон устанавливает обязанности работников эксплуатирующих
организаций по соблюдению норм и правил в области использо‑
вания атомной энергии, технологических регламентов, порядка
обращения с ядерными материалами и радиоактивными веще‑
ствами, требований физической защиты ядерных установок. За‑
кон предписывает работникам эксплуатирующих организаций
прохождение переподготовок и проверок знаний, медицинских
осмотров и психофизиологических обследований, устанавливает
требование иметь разрешение на право ведения работ в области
использования атомной энергии при занятии должности, непо‑
средственно связанной с обеспечением безопасности радиацион‑
но опасных и ядерно опасных объектов.
Федеральным законом от 05.02.2007 № 13‑Ф3 «Об особенно‑
стях управления и распоряжения имуществом и акциями органи‑
заций, осуществляющих деятельность в области использования
атомной энергии, и о внесении изменений в отдельные законода‑
тельные акты Российской Федерации» внесены принципиальные
поправки в закон «Об использовании атомной энергии», состо‑
ящие в том, что ядерные установки и материалы, находившиеся
ранее исключительно в Федеральной собственности, могут нахо‑
диться в собственности юридических лиц.
38
Список рекомендуемой литературы кглаве 1
1. Белая книга ядерной энергетики / Е.О. Адамов, Л.А. Большов,
И.Х. Ганев, А.В. Зродников и др. — М.: Изд‑во ФГУП НИКИЭТ,
2001. — 269 с.
2. Атомная энергетика. Оценки прошлого, реалии настоящего, ожида‑
ния будущего / В.Г. Асмолов, А.Ю. Гагаринский, В.А. Сидоренко,
Ю.Ф. Чернилин — М.: Изд‑во по Атомной науке и технике, 2004. —
165 с.
3. Паспорт Программы инновационного развития и технологической
модернизации Госкорпорации «Росатом» на период до 2030 года
(в гражданской части) в редакции 2020 года.
4. Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. —
М.: Энергоатомиздат, 1986. — 503 с.
5. Гордон Б.Г. Правовые и нормативные основы регулирования ядер‑
ной и радиационной безопасности при использовании атомной
энергии. Учебное пособие по курсу «Безопасность и надежность
ЯЭУ». — М.: Изд‑во МИФИ, 2000. — 282 с.
6. Ковалевич О.М. Основы обеспечения безопасности атомных стан‑
ций. Учебное пособие по курсу «Обеспечение безопасности атом‑
ных станций». — М.: Изд‑во МЭИ, 1999. — 135 с.
7. Нормы радиационной безопасности (НРБ‑99/2009). Санитарные
правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523‑09. — М.: Федеральный
центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. — 100 с.
8. Смирнов С.Н., Герасимов Д.Н. Радиационная экология. Физика
ионизирующих излучений: учебник для студентов вузов. — М.: Из‑
дательский дом МЭИ, 2006. — 326 с.
9. Родненков В.Г. Основы радиационной безопасности. — Минск:
Тетра Система, 2011. — 208 с.
10. Годовой доклад МАГАТЭ за 2022 год. GC(67)/2.
11. Ланкин М.Ю. Сравнительный анализ требований к обеспечению
безопасности атомных станций. (нормы безопасности МАГАТЭ
и российские федеральные нормы и правила в области использова‑
ния атомной энергии) — М.: Изд‑во «ОнтоПринт», 2020 г.
12. Поваров В.П., Украинцев В.Ф., Стацура Д.Б., Гусев И.Н., Плато‑
нов П.Д., Тучков М.Ю., Системы безопасности АЭС‑2006. — Во‑
ронеж: АО «Воронежская областная типография — издательство
им. Е.А. Болховитинова», 2020. — 539 с.
13. Поваров В.П., Росновский С.В., Гусев И.Н., Меньших П.А., Ро‑
сновская О.В., Булка С.К., Радиационная защита энергоблоков
атомных электростанций проекта АЭС‑2006 — Воронеж: Диамат,
2021. — 560 с.
39
14. Жуков А.Г., Поваров В.П., Константинов С.С., Стацура Д.Б., Ка‑
занский В.Р., Мажутов Д.Г., Ввод в эксплуатацию энергоблоков
АЭС‑2006 — Воронеж: Диамат, 2021. — 291 с.
40
Глава 2
Основные принципы
обеспечения безопасности АЭС
Основные принципы определяют направления деятельности
по обеспечению безопасности АЭС на всех стадиях ее жизнен-
ного цикла, являются общими для всех стран и всех типов АЭС,
сформулированы в докладе МАГАТЭ «Основные принципы безо-
пасности атомных электростанций» (INSAG-3), в Российской
Федерации применены в нормативном документе «Общие поло-
жения обеспечения безопасности атомных станций» НП-001-15.
Выделяют четыре группы принципов («фундаментальные прин-
ципы») обеспечения безопасности АЭС:
• принцип глубокоэшелонированной защиты (защиты в глу-
бину);
• принципы управления;
• общие технические принципы;
• конкретные принципы безопасности.
2.1. Принцип глубокоэшелонированной защиты
Безопасность АЭС должна обеспечиваться за счет последо-
вательной реализации глубокоэшелонированной защиты, осно-
ванной на применении системы физических барьеров на пути
распространения ионизирующего излучения и радиоактивных ве-
ществ в окружающую среду, системы технических и организаци-
онных мер по защите барьеров и сохранению их эффективности,
а также по защите персонала, населения и окружающей среды.
Принцип глубокоэшелонированной защиты предусматривает
создание ряда последовательных уровней защиты АЭС от вероят-
ных отказов оборудования и ошибок персонала. Уровни защиты
включают (рис. 2.1):
Соседние файлы в папке Курсовой проект 5 кафедра (спецы 4 курс)