Крючков Основы учёта,контроля 2007

• источник информации о массе ЯМ (номер паспорта, формуляра, акта взвешивания и др.).

В акт инвентаризации вносятся факты обнаружения аномалий (если в ходе инвентаризации они были обнаружены). При этом инвентаризационная комиссия формулирует рекомендации по их устранению. Установленная РИК аномалия подробно описывается в пояснительной записке, которая прикладывается к комплекту документов по проведению ФИ. В акте инвентаризации делаются выводы о значимости ИР. Акт подписывают председатель и все члены комиссии, проводившие инвентаризацию. С актом знакомятся руководитель подразделения и МОЛ.

По завершении инвентаризации составляется материально– балансовый отчет, который содержит данные по балансу ЯМ за межбалансовый период, включая значение инвентаризационной разницы и ее погрешности.

Стоимость проведения ФИ. Проблема начальных ФИ

Проведение физических инвентаризаций – чрезвычайно дорогостоящая процедура. Например, Министерство энергетики США, в ведении которого находится шесть национальных лабораторий и еще примерно три десятка ядерных производств, включая сбороч- но–разборочные производства в Pantex, промышленное ядерное производство в Hanford и другие, тратит на проведение физических инвентаризаций ежегодно миллионы долларов. И это в условиях, когда значительное количество материалов в американской ядерной промышленности на сегодняшний день находится именно в контейнерах, опечатанных, проверяемых на периодической или постоянной основе. Они тратят такие суммы в условиях, когда не весь материал нужно измерять и когда начальные инвентаризации были проведены много лет назад.

Масштабы затрат на ФИ в России, когда требуются начальные физические инвентаризации, а количества ЯМ не менее грандиозные, чем в США, трудно переоценить.

Во время начальной ФИ необходимо промерять все ядерные материалы. В России большое количество организаций, где требуется проведение начальных ФИ.

Эксперименты специалистов РНЦ «Курчатовский институт», показали [2], что проведение начальных физических инвентариза-

321

ций только на двух установках этого института потребовало около года работы. При этом встает много различных проблем. А суммарные затраты труда на проведение начальной физической инвентаризации в РНЦ «Курчатовский институт» могут быть на уровне 60–70 человеко–лет. Таким образом, первоначальная ФИ в Курчатовском институте – это процесс, который может длиться несколько лет.

Надо сказать, что решающий путь к существенному снижению затрат труда на проведение ФИ заключается в максимальном применении СКД–средств (средства сохранения и наблюдения). Оценки показывают, что при использовании СКД–средств к ядерному материалу на установках Курчатовского института объем работ по проведению рутинных физических инвентаризаций (не начальной) может уменьшиться в несколько раз. Например, уменьшение этой величины в пять раз означает, что бригадой в 6–7 человек всю эту работу можно уже выполнить в течение 2 лет.

Проблема кадров

Проблема кадров существует на многих предприятиях ядерного топливного цикла России. Поэтому надо признать, что кадровое обеспечение проведения в ближайшем будущем физических инвентаризаций ЯМ является достаточно тревожным вопросом. Правда, в дальнейшем, она может быть несколько смягчена за счет того, что после завершения начальных ФИ будет снижение общих затрат труда при условии применения СКД–средств.

В процессе проведения первых физических инвентаризаций выяснилось, что даже специалисты, которые создавали и создают реально действующие экономичные и безопасные ядерные установки, оказались не в состоянии без предварительного специального обучения разработать и применить процедуры, связанные с проведением физической инвентаризации. И это потому, что физическая инвентаризация фактически является своеобразным глобальным физическим экспериментом. Поэтому организованная система подготовки и повышения квалификации кадров в области СФЗУК ЯМ чрезвычайно важна для нашей страны.

322

Баланс ядерных материалов

Предположим, что на рассматриваемом объекте осуществляются периодические физические инвентаризации ЯМ (рис. 6.1). Пусть время Т есть межбалансовый период.

Предположим, что мы знаем фактически наличное количество НК материала в данной зоне баланса материалов на момент проведения предыдущей физической инвентаризации. За межбалансовый период Т в данной ЗБМ получено УВ материалов. Это то количество материалов, получение которых зарегистрировано в документах.

Аналогично, УМ – это количество материала, которое отправлено из данной зоны баланса материалов в период между физическими инвентаризациями.

МБП

НК

КК КК

УВ

Рис. 6.1. Цикл подведения баланса ЯМ в ЗБМ

Зарегистрированное количество ядерных материалов – это количество ядерных материалов, которое должно находиться в ЗБМ по документам на конкретную дату. Очевидно, что конечное зарегистрированное количество ЗК материалов в данной зоне баланса материалов на момент проведения текущей физической инвентаризации есть:

323

Фактически наличное количество КК ядерных материалов – это количество материалов, зафиксированное в процессе проведения текущей физической инвентаризации путем измерений и подсчета.

Разница между фактическим наличным количеством КК и зарегистрированным количеством материала ЗК на момент текущей ФИ называется инвентаризационной разницей (ИР). Подведение баланса ядерных материалов заключается в нахождении ИР.

Следующее уравнение дает формальное определение инвентаризационной разницы ИР:

Уравнение (6.2) является основным балансным соотношением. Это уравнение должно решаться на периодической основе для каждой зоны баланса материалов.

Статистическая интерпретация баланса ядерных материалов

Инвентаризационная разница неизбежна вследствие неизбежных погрешностей системы измерений. Она может быть как со знаком плюс, так и со знаком минус.

В общем случае значения НК, КК, УВ, УМ в уравнении (6.2) определяются экспериментальным путем и содержат систематические и случайные ошибки измерений. Измеренные значение НК, КК, УВ, УМ являются неотрицательными случайными величинами, имеющими некоторые распределения плотности вероятностей. Итоговое значение ИР также является случайной величиной, которая может быть положительной, отрицательной или равной нулю, обладающей некоторым распределением плотности вероятности, порожденным композицией распределений плотности вероятностей величин НК, КК, УВ, УМ.

Для определения величины среднеквадратичной погрешности ИР предпочтительно использовать метод «переноса погрешностей измерений», состоящего в расчете погрешности инвентаризационной разницы, исходя из погрешностей измерения величин, входящих в уравнение баланса ЯМ. При этом принимаются во внимание случайные и систематические составляющие погрешностей и возможные корреляции погрешностей измерений характеристик ЯМ.

324

Подведение баланса по пассивным ядерным материалам

Подведение баланса означает установление соответствия по числу продуктов, по атрибутивным признакам и параметрам ЯМ.

Аномалией в учете и контроле пассивных ЯМ является:

•недостаток/излишек учетной единицы;

•нарушение соответствия заявленного и реального атрибутивного признака ЯМ;

•неподтверждение в результате выполнения измерения параметра ЯМ.

Об отсутствии аномалий у пассивных ядерных материалов свидетельствует совпадение всех позиций в списках СНК и СФНК на момент инвентаризации. Совпадение позиций автоматически подтверждает баланс пассивных ЯМ как в штуках УЕ, так и в единицах массы, а также равенство нулю ИР и погрешности ИР для них.

Подведение баланса по активным ядерным материалам и определение инвентаризационной разницы

В общем случае для активных ЯМ заключение о выполнении баланса на основании совпадения СНК и СФНК по каждой УЕ сделать невозможно, так как в течение МБП активные ЯМ подвергаются изменениям. Поэтому, в случае активных ЯМ рассматривается интегральный критерий соответствия учетного и физического остатка ЯМ в ЗБМ на момент текущей ФИ. Таким критерием выступает величина инвентаризационной разницы.

Подведение баланса активных ЯМ подразумевает установление соответствия СНК и СФНК как по числу продуктов, так и по атрибутивным признакам. Кроме того, для активных ядерных материалов должна быть определена инвентаризационная разница и ее предельные значения. Для корректной оценки величины инвентаризационной разницы следует учитывать отходы, потери, безвозвратные потери, отложения ЯМ в технологическом оборудовании.

Уравнение (6.2) позволяет подводить баланс по совокупности активных ЯМ в единицах массы ядерного материала. При этом баланс надо подводить по каждому виду ядерного материала: уран, уран–235, уран–233, плутоний и т.д.

Вывод об отсутствии аномалий в учете и контроле ядерных материалов делается на основании проверки числа и атрибутивных

325

признаков всех активных ЯМ и величины ИР, полученной в данной инвентаризации.

Для активных ЯМ аномалией является расхождения СНК и СФНК по количеству УЕ или их атрибутивным признакам. А интегральным критерием обнаружения аномалии является превышение модулем инвентаризационной разницы, либо ее утроенной среднеквадратической погрешности, либо значений любой из следующих величин (при доверительной вероятности 0,95):

•2 % от суммы зарегистрированного количества данного ядерного материала и всех увеличений его количества за МБП – для промышленных ядерных установок;

•3 % от такой же величины – для исследовательских ядерных установок;

•3 кг – по плутонию, урану–233 для ЗБМ, содержащих ядерные материалы категорий 1, 2;

•8 кг – по урану–235 для ЗБМ, содержащих ядерные материалы категорий 1, 2 и 3;

•70 кг по урану–235 – для урана с обогащением менее 20 %.

Пределы допустимых отклонений ИР на основе учета погрешностей измерений ЯМ

Предположим, что ИР характеризуется нормальным распределением. Обозначим

S = σ ИР = (Var(ИР))1/2 = (σ 2НК + σ 2КК + σ 2УВ + σ 2УМ)1/2 . (6.3)

Для анализа допустимых отклонений ИР рассматриваются два интервала. Интервал (–2 σ ИР, +2 σ ИР) является 95 %–ным доверительным интервалом. А интервал (–3 σ ИР, +3 σ ИР) является 99 %– ным доверительным интервалом:

а) 95 %–й доверительный интервал. Принято считать значения ИР, выходящие за диапазон (±2 σ ИР), статистически значимыми. Границы этого интервала обычно используются в качестве предупредительных границ (warning limit) разброса ИР. Для такого интервала частота появления ложной тревоги – 5 %;

б) 99 %–й доверительный интервал. Границы этого интервала обычно используются в качестве предельного уровня для подачи

326

сигнала тревоги (alarm limit). Для такого интервала частота появления ложных сигналов – 1 %.

Графическая иллюстрация понятия предела допустимых отклонений ИР приведена на рис. 6.2, где дан пример карты контроля ИР по допустимым отклонениям. Выход за границу «Alarm» рассматривается как аномалия и говорит о необходимости подробного анализа причин.

Рис. 6.2. Карта контроля баланса ЯМ в ЗБМ (S – одна сигма ИР)

Модели определения допустимых отклонений ИР на основе учета погрешностей измерений ЯМ

Для определения результирующей погрешности в балансе ЯМ, то есть погрешности ИР, требуется модель, соответствующая условиям проведения данной физической инвентаризации в рассматриваемой ЗБМ (модель должна «чувствовать» имеющиеся неопределенности).

На рис. 6.3 приведены примеры моделей расчета пределов, которые неадекватны имеющемуся статистическому разбросу ИР.

Рис. 6.3,а демонстрирует случай завышенной оценки допустимой статистической неопределенности ИР, когда существуют чрезмерно большие пределы для объявления тревоги. При этом реальная кража или потеря ЯМ может не вызвать тревоги. В результате, все затраченные усилия окажутся напрасными.

Рис. 6.3,б показывает случай заниженной оценки допустимой статистической неопределенности ИР. Из–за заниженных допусти-

327

мых пределов наблюдается высокая интенсивность ложных тревог, хотя никаких недостач или излишков ЯМ не наблюдается. На эти ложные тревоги каждый раз приходится реагировать, что приводит к существенным расходам времени и средств. Частые ложные тревоги могут привести к тому, что к реальной краже или утрате ЯМ не будет проявлено серьезного отношения.

Рис. 6.3. Примеры неадекватных моделей расчета пределов разброса ИР:

а– модель с завышенной оценкой неопределенности ИР;

б– модель с заниженной оценкой неопределенности ИР

Таким образом, модель построения допустимых пределов статистического разброса ИР должна быть выверенной.

Определение предела допустимых отклонений ИР на основе архивных данных

Для установившихся производств допускается также использование ранее наблюдавшихся значений инвентаризационной разницы. Устанавливаемые пределы определяются зарегистрированным разбросом значений ИР на предыдущих физических инвентаризациях в данной ЗБМ. При этом предполагается, что во время предыдущих ФИ не было обнаружено аномалий с ЯМ. Есть положительные стороны такого подхода – значения пределов легко получаются

328

без привлечения компьютерных моделей. При этом не требуются детальные данные о погрешностях измерений. Все погрешности системы учета и измерения ЯМ могут влиять на пределы допустимых отклонений.

В России так же, как и в США, общие правила разрешают применение подхода с определение предела допустимых отклонений ИР на основе архивных данных. Однако в этом случае необходимо провести обоснование применимости такого подхода для прогноза ИР. Это имеет место в случаях, когда структура образования погрешности ИР не меняется существенно со временем.

Подход с использованием архивных данных также полезен для выверки компьютерных моделей, при их использовании в расчете допустимых пределов ИР. Архивные данные дают качественный критерий проверки расчетной погрешности ИР. А именно, наблюдавшийся статистический разброс ИР должен соответствовать интервалу статистически незначимых значений ИР: (–2sИР, +2sИР).

Список литературы

1.Методические рекомендации по проведению физической инвентаризации ядерных материалов на ядерных установках и пунктах хранения ядерных материалов. – РБ–026–04. Утверждено постановлением Федеральной службы по атомному надзору от

29.03.2004, № 1, М., 2004.

2.Глебов В.В., Измайлов А.В., Румянцев А.Н. Введение в системы учета, контроля и физической защиты ядерных материалов.

М.: МИФИ, 2001.

329

ГЛАВА 7 КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫЕ СУиК ЯМ

Основная цель мероприятий по учету ядерного материала (ЯМ) – своевременное обнаружение недостач или излишков ЯМ, случаев потерь, хищений и несанкционированного использования ЯМ, а также выявления причин и источников появления таковых. Учет – одно из мероприятий, обеспечивающих выполнение этой цели, наряду с контролем и физической защитой. Другой обязанностью систем учета есть предоставление органам государственной власти

идругим официальным уполномоченным органам информации, необходимой для выполнения ими своих обязанностей.

Полноценное достижение этих целей невозможно без автоматизации процессов сбора и обработки информации.

Требования, предъявляемые Федеральной информационной системой (ФИС) к отчетности предприятий ядерной отрасли, как по объему информации, так и по времени ее предоставления, не могут быть удовлетворены без использования современных информационных технологий.

Компьютеризированные (автоматизированные) системы учета и контроля ядерных материалов, создаваемые на предприятиях, имеющих в обращении или на хранении ядерные материалы, вместе с центральной компьютеризированной системой сбора и обработки информации должны образовать Федеральную информационную систему (ФИС). Все требования, которые предъявляет ФИС к отчетности, детализации информации и периодичности ее представления, накладывает жесткие ограничения на функциональность

ипрограммное обеспечение компьютеризированных СУиК на предприятиях.

7.1.Требования отраслевого стандарта к системам учета

иконтроля ядерных материалов

Назначение систем учета материалов и требования, предъявляемые к ним, собраны в отраслевом стандарте ОСТ 95 10537–97 Минатома Российской Федерации [1]. В процессе рассмотрения различных компонент систем учета и контроля мы будем обращаться к этому документу, и анализировать его требования к изучаемым разделам. Действующий стандарт является первым отраслевым

330