- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •1. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- •1.1 Понятия опасности и безопасности
- •1.2 Качественный и количественный анализ опасностей
- •1.3 Принципы, методы, средства и критерии обеспечения безопасности
- •1.4 Человеческий фактор в обеспечении безопасности
- •2 БЕЗОПАСНОСТЬ АЭС. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ПРИНЦИПЫ, ЗАКОНОДАТЕЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •2.1 Основные принципы обеспечения безопасности АЭС
- •2.1.1 Внутренняя самозащищенность
- •2.1.2 Принцип защиты в глубину (глубокоэшелонированная защита)
- •2.1.3 Обеспечение атомных станций системами безопасности (СБ)
- •2.1.4 Принцип единичного отказа
- •2.1.4.1 Физическое разделение
- •2.1.4.2 Разнотипность оборудования
- •2.1.5 Соблюдение требований технической, ядерной, радиационной и экологической безопасности
- •2.1.5.1 Техническая безопасность
- •2.1.5.2 Ядерная безопасность
- •2.1.5.3 Радиационная безопасность
- •2.1.5.4 Система радиационно-гигиенических регламентов
- •2.1.5.5 Экологическая безопасность
- •2.1.6 Соблюдение принципов культуры безопасности
- •2.2 Ядерное законодательство и безопасность
- •2.2.1 Комплекс нормативно-технических документов в области атомной энергетики
- •2.2.2 Международные нормы безопасности
- •3. ЯДЕРНЫЕ СОБЫТИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
- •3.1 Классификация аварий на АЭС
- •3.2 Аварийные процессы в реакторе
- •3.2.1 Аварии с нарушением активной зоны
- •3.3 Процессы в первом контуре
- •3.5 Защита персонала и населения в случае аварии на АЭС
- •3.6 Оценка ядерных событий
- •4 АВАРИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
- •4.1 Авария на реакторе в Уиндскейле, 1957 год
- •4.2 Авария на АЭС Three Mile Island (TMI-2), 1979 год
- •4.3 Авария на Чернобыльской АЭС, 1986 год
- •4.4 Авария на АЭС «Фукусима-1», 2011 год
- •5 АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ
- •5.1 Детерминистический подход
- •5.2 Вероятностная оценка безопасности
- •5.3 Достоинства и недостатки вероятностного и детерминистического анализов
- •5.4 Подход к оценке безопасности, основанный на определении риска
- •5.5 Критерии безопасности
- •5.6 Деревья событий
- •5.7 Отказы по общей причине
- •5.7.1 Классификация отказов по общей причине и возможные их источники
- •5.7.2 Примеры отказов по общей причине
- •5.7.3 Меры по устранению отказов по общей причине
- •5.7.4 Количественная оценка отказов общего вида
- •5.8 Деревья отказов
- •5.8.1 Разработка дерева отказов
- •5.8.2 Общие принципы построения дерева отказов
- •5.8.3 Основные положения и правила построения деревьев отказов
- •5.8.4 Условные обозначения элементов в деревьях отказов
- •5.9 Риск от АЭС
- •6 БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕЙСТВУЮЩИХ ЯЭУ
- •6.1. ЯЭУ с реактором ВВЭР-1000
- •6.2 Системы безопасности. Классификация и состав
- •6.2.1 Защитные системы безопасности
- •6.2.2 Локализующие системы безопасности
- •6.2.3 Обеспечивающие системы безопасности
- •6.2.4 Управляющие системы безопасности
- •6.3 Описание систем безопасности
- •6.3.1 Система аварийного останова реактора
- •6.3.2 Система аварийного охлаждения активной зоны
- •6.3.3 Защитная оболочка
- •6.4 Аварийные режимы
- •ЛИТЕРАТУРА
Министерство образования и науки Украины ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Безопасность и надежность АЭС»
для студентов специальности 8.05060301 «Атомная энергетика»
Одесса: ОНПУ, 2013
Министерство образования и науки Украины ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Безопасность и надежность АЭС»
для студентов специальности 8.05060301 «Атомная энергетика»
Утверждено на заседании кафедры АЭС (Протокол №3 от 19.12.2013)
Одесса: ОНПУ, 2013
2
Конспект лекций по дисциплине«Безопасность и надежность АЭС» для студентов специальности 7.8.05060301 – Атомная энергетика. Составитель: С.В. Барбашев. – Одесса:
ОНПУ, 2013. - 98 с.
В конспекте лекций изложены цели, задачи, принципы, методы и средства обеспечения безопасности АЭС как объектов повышенной радиационной опасности. Описаны основные аварийные процессы на АЭС, детерминистические, вероятностные и риск-ориентированные методы анализа безопасности. Представлены системы безопасности, методы обеспечения их надежности. Рассмотрены вопросы отказов оборудования и роль человеческого фактора в обеспечении надежности и безопасности ,системэлементов и оборудования .АЭС Проанализированы причины наиболее тяжелых аварий, происшедших на действующих АЭС, и их последствия.
Учебный материал сопровождается рисунками, графиками, таблицами, составленными на основе реальных данных, которые количественно подтверждают общие теоретические положения и обеспечивают их наглядность и достоверность.
В конце каждого раздела приводится перечень вопросов для самоконтроля, которые составляют основу соответствующего тематического модульного контроля.
Конспект лекций, кроме студентов, обучающихся по специальности«Атомная энергетика», также будет полезен и студентам старших курсов разных форм обучения по всем ядерно-энергетическим специальностям.
Составитель: Барбашев С.В., доктор технических наук, профессор. Рецензент: доктор технических наук, профессор А.В. Королев.
3
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................................................ |
6 |
||
1. ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ...................................... |
8 |
||
1.1 |
Понятия опасности и безопасности ......................................................................................... |
8 |
|
1.2 |
Качественный и количественный анализ опасностей.......................................................... |
11 |
|
1.3 |
Принципы, методы, средства и критерии обеспечения безопасности ................................ |
13 |
|
1.4 |
Человеческий фактор в обеспечении безопасности............................................................. |
14 |
|
2 БЕЗОПАСНОСТЬ АЭС. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, ПРИНЦИПЫ, ЗАКОНОДАТЕЛЬНОЕ |
|
||
ОБЕСПЕЧЕНИЕ .............................................................................................................................. |
16 |
||
2.1 |
Основные принципы обеспечения безопасности АЭС ........................................................ |
17 |
|
2.1.1 Внутренняя самозащищенность ......................................................................................... |
17 |
||
2.1.2 Принцип защиты в глубину (глубокоэшелонированная защита)...................................... |
17 |
||
2.1.3 Обеспечение атомных станций системами безопасности ................................................ |
19 |
||
2.1.4 Принцип единичного отказа ............................................................................................... |
20 |
||
2.1.4.1 Физическое разделение .................................................................................................... |
20 |
||
2.1.4.2 Разнотипность оборудования........................................................................................... |
20 |
||
2.1.5 Соблюдение требований технической, ядерной, радиационной и экологической |
|
||
безопасности ................................................................................................................................ |
20 |
||
2.1.5.1 Техническая безопасность ............................................................................................... |
20 |
||
2.1.5.2 |
Ядерная безопасность ..................................................................................................... |
21 |
|
2.1.5.3 |
Радиационная безопасность ............................................................................................ |
21 |
|
2.1.5.4 Система радиационно-гигиенических регламентов........................................................ |
23 |
||
2.1.5.5 |
Экологическая безопасность........................................................................................... |
27 |
|
2.1.6 Соблюдение принципов культуры безопасности ............................................................. |
29 |
||
2.2 |
Ядерное законодательство и безопасность .......................................................................... |
30 |
|
2.2.1 Комплекс нормативно-технических документов в области атомной энергетики ............ |
31 |
||
2.2.2 Международные нормы безопасности ............................................................................... |
32 |
||
3. ЯДЕРНЫЕ СОБЫТИЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ ................................................................. |
34 |
||
3.1 |
Классификация аварий на АЭС ............................................................................................. |
34 |
|
3.2 |
Аварийные процессы в реакторе ........................................................................................... |
35 |
|
3.2.1 Аварии с нарушением активной зоны ................................................................................ |
37 |
||
3.3 |
Процессы в первом контуре................................................................................................... |
40 |
|
3.4 |
Процессы в защитной оболочке (ЗО). Нагрузка на защитную оболочку при аварии с |
|
|
расплавлением активной зоны .................................................................................................... |
42 |
||
3.5 |
Защита персонала и населения в случае аварии на АЭС ...................................................... |
44 |
|
3.6 |
Оценка ядерных событий....................................................................................................... |
47 |
|
4 АВАРИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ............................................................................................ |
51 |
||
4.1 |
Авария на реакторе в Уиндскейле , 1957 год......................................................................... |
51 |
4
4.2 |
Авария на АЭС Three Mile Island (TMI-2), 1979 год............................................................. |
52 |
4.3 |
Авария на Чернобыльской АЭС, 1986 год ............................................................................ |
55 |
4.4 |
Авария на АЭС «Фукусима-1», 2011 год .............................................................................. |
63 |
5 АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ ........................................................................................................ |
71 |
|
5.1 |
Детерминистический подход ................................................................................................. |
71 |
5.2 |
Вероятностная оценка безопасности ..................................................................................... |
74 |
5.3 |
Достоинства и недостатки вероятностного и детерминистического анализов .................. |
77 |
5.4 |
Подход к оценке безопасности, основанный на определении риска ................................... |
78 |
5.5 |
Критерии безопасности.......................................................................................................... |
79 |
5.6 |
Деревья событий .................................................................................................................... |
79 |
5.7 |
Отказы по общей причине .................................................................................................... |
81 |
5.7.1 Классификация отказов по общей причине и возможные их источники ......................... |
82 |
|
5.7.2 Примеры отказов по общей причине .................................................................................. |
82 |
|
5.7.3 Меры по устранению отказов по общей причине .............................................................. |
83 |
|
5.7.4 Количественная оценка отказов общего вида .................................................................... |
83 |
|
5.8 |
Деревья отказов ...................................................................................................................... |
84 |
5.8.1 Разработка дерева отказов .................................................................................................. |
85 |
|
5.8.2 Общие принципы построения дерева отказов ................................................................... |
86 |
|
5.8.3 Основные положения и правила построения деревьев отказов ........................................ |
87 |
|
5.8.4 Условные обозначения элементов в деревьях отказов ...................................................... |
88 |
|
5.9 |
Риск от АЭС ........................................................................................................................... |
91 |
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ДЕЙСТВУЮЩИХ ЯЭУ ................................................................................ |
93 |
|
6.1. ЯЭУ с реактором ВВЭР-1000 .............................................................................................. |
93 |
|
6.2 |
Системы безопасности. Классификация и состав ................................................................. |
94 |
6.2.1 Защитные системы безопасности ....................................................................................... |
94 |
|
6.2.2 Локализующие системы безопасности ............................................................................... |
94 |
|
6.2.3 Обеспечивающие системы безопасности ........................................................................... |
94 |
|
6.2.4 Управляющие системы безопасности ................................................................................ |
94 |
|
6.3 |
Описание систем безопасности ............................................................................................. |
94 |
6.3.1 Система аварийного останова реактора ............................................................................. |
94 |
|
6.3.2 Система аварийного охлаждения активной зоны .............................................................. |
95 |
|
6.3.3 Защитная оболочка .............................................................................................................. |
95 |
|
6.4 |
Аварийные режимы................................................................................................................ |
95 |
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................. |
98 |
5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Весной 2011 года произошло событие, которое заставило людей в разных странах мира вновь обратить внимание на атомную энергетику и возможность дальнейшего использования ядерной энергии для производства электричества и тепла. Таким событием стала авария на японской АЭС «Фукусима-1», которая произошла в марте 2011 года в результате землетрясения и последовавшего за ним цунами.
Мир перестал говорить «оядерном ренессансе» и все больше начал склоняться к свертыванию атомной энергетики, к закрытию АЭС в тех странах, где она есть, приостановке строительства новых АЭС. Общественное мнение, как и после Чернобыльской аварии, снова
оказалось неблагоприятным для ,техкто выступает |
за |
развитие ядерно-энергетических |
технологий. |
|
|
Прошло более двух лет после японских событий и во многих странах, которые сначала |
||
были склонны к отказу от АЭС, снова заговорили |
о |
необходимости развития атомной |
энергетики, как основного экономически выгодного и экологически приемлемого источника энергоснабжения.
Украина не меняла и не меняет своих пла, направленныхов на развитие атомной энергетики, так как руководство страны и отрасли четко осознают, ч о для нее, как и для других стран с ограниченными запасами ископаемого топлива, нет экономически оправданной альтернативы атомной энергетике. При этом развитие атомной энергетики связывается, прежде всего, с решением задач, направленных на обеспечение всех составляющих безопасного функционирования ядерных установок. Поэтому сегодня во всех странах, эксплуатирующих ядерные установки, большое значение придается вопросам их безопасности и надежности.
Особое внимание при реализации программы и планов по обеспечению и повышению безопасности АЭС уделяется подготовке специалист, ковторые придут работать на предприятия ядерной отрасли, особенно в области безопасности и надежности ядерных энергетических установок.
Настоящий курс лекций по дисциплине«Безопасность и надежность АЭС» и был
составлен с целью |
дать студентам, обучающимся по специальности«Атомная энергетика», |
|||||
такой объем знаний, |
который позволит им ориентироваться в современных методах и способах |
|||||
обеспечения безопасности АЭС и в дальнейшем применять их на практике. |
|
|||||
Материал |
курса |
учитывает |
современные |
рекомендации |
, МАГАТЭтребования |
|
государственных |
и отраслевых нормативных и |
регламентных документов по , ядер |
радиационной и экологической безопасности ядерно-энергетических установок различного назначения.
В первой части курса лекцийдается общее представление о безопасности различных технологических процессов. Вводятся понятия опасности, безопасности и риска. Перечислены
принципы, методы, |
средства и критерии обеспечения |
безопасности. Раскрывается роль |
человеческого фактора в обеспечении безопасности. |
|
|
Вторая часть |
лекций посвящена непосредственно |
безопасности АЭС. Подробно |
изложены цели, задачи и принципы обеспечения безопасности АЭС. Приведено описание национальной и международной законодательной и нормативной базы в области безопасности.
В третьей части рассмотрены ядерные события и их классификация. Подробно излагаются вопросы аварийных процессов в реакторе, в первом контуре, в защитной оболочке, методы защиты персонала и населения в случае аварии на АЭС.
В четвертой части описаны и проанализированы тяжелые аварии на чет действующих АЭС: в Уиндскейле, на TMI-2, на ЧАЭС и на АЭС «Фукусима-1».
Пятая часть содержит материал по детерминистическим, вероятностным и рискориентированным методам анализа безопасности. Излагаются общие принципы построения деревьев событий, деревьев отказов и определения риска от .АЭСПриводятся критерии безопасности.
6
В шестой части описаны общая |
схема |
АЭС с реакторами -1000,ВВЭРсистемы |
безопасности (защитные, локализирующие, |
обеспечивающие и управляющие) и аварийные |
|
режимы АЭС. |
|
|
Учебный материал сопровождается рисунками, графиками, таблицами, составленными |
||
на основе реальных данных, которые количественно |
подтверждают общие теоретические |
положения и обеспечивают их наглядность и достоверность.
В конце каждого раздела приводится перечень вопросов для самоконтроля, которые составляют основу соответствующего тематического модульного контроля.
Конспект будет полезен, кроме студентов, обучающихся по специальности«Атомная энергетика», и студентам старших курсов других ядерно-энергетических специальностей.
Автор
7