PRoAtom - Результаты вероятностного анализа безопасности проекта ВВЭР-ТОИ

Владимир МОРОЗОВ, начальник БКП по вероятностному анализу безопасности и надежности ОАО «Атомэнергопроект»

Вероятностный анализ безопасности (ВАБ) для базового Проекта «ВВЭР-ТОИ» выполнен в объеме, определенном Техническим заданием на проект, а также в соответствии с рекомендациями руководств РБ-032-02, РБ 024-11 и с учетом положений документов МАГАТЭ (IAEA Specific Safety Guide No.SSG3, IAEA-TECDOC-749, IAEA Safety Series 5-P-10).

Основными целями вероятностного анализа безопасности первого уровня (ВАБ-1) являются:

• оценка достигнутого в проекте уровня безопасности на основе определения значения

частоты повреждения ядерного топлива в активной зоне реактора;

• определение доминантных аварийных последовательностей, вносящих наибольшие вклады в указанную частоту;

• определение и анализ основных причин реализации доминантных аварийных последовательностей (инициирующие события, отказы оборудования и систем, включая отказы общего вида (ООВ) и т. п.).

Всего рассмотрено 48 различных типов инициирующих событий для двадцати эксплуатационных состояний (ЭС),

в том числе:

• 41 инициирующее событие для ЭС при работе блока на мощности, включая работу на МКУ с остановленной турбиной;

• от 3 до 33 инициирующих событий для различных ЭС с остановленным реактором (11 групп ЭС, всего19 состояний).

При оценке вероятностных показателей безопасности в том числе рассмотрены не учитываемые в проекте события запроектных аварий с катастрофическим разрывом корпуса реактора, корпуса и коллектора парогенератора, а также аварии при передренировании первого контура и аварии с падением тяжелых предметов в реактор в стояночных режимах.

Перечень инициирующих событий разработан с учетом особенностей проекта, а также на основе следующих источников:

• расширенный предварительный перечень событий;

• обобщенный перечень МАГАТЭ для АЭС с легководными реакторами;

• перечни инициирующих событий, рассматриваемые в ВАБ для реакторов ВВЭР-1000;

• перечень событий, выявленных на основе анализа эксплуатационного опыта АЭС с ВВЭР-1000 (за период с 1986 по 2011 г.).

Модели аварийных последовательностей разрабатывались с учетом необходимости достижения безопасных конечных состояний. В соответствии с общепринятым подходом критерием таких состояний является стабильное выполнение основных функций безопасности (поддержание реактора в подкритическом состоянии и отвод остаточного тепла от топлива), которое может быть обеспечено за счет применения средств, предусмотренных в проекте, в течение неограниченного времени.

Результаты оценки частоты ПАЗ для групп инициирующих событий в режимах энергоблока (95 %)

Для инициирующих событий, действующих в течение длительного времени, работа пассивных систем рассматривалась с точки зрения обеспечения запаса времени, необходимого для принятия мер по приведению блока в одно из безопасных конечных состояний (восстановление выполнения функций безопасности активными системами, подключение мобильной дизельной установки, воздушного теплообменника, насоса с воздушным охлаждением, восстановление и подключение в работу отказавшего оборудования).

Минимальный учитываемый в ВАБ период времени, отвечающий штатной работе систем безопасности с учетом принципа единичного отказа, на основании критериев успешного выполнения функций, полученных по теплогидравлическим расчетам, принят равным 24 ч. На этом периоде времени восстановление отказавшего оборудования не учитывается.

Максимальный учитываемый в ВАБ период времени определяется для конкретных последовательностей ЗПА (с учетом отказов основных активных систем безопасности, предусмотренных в проекте, и работе пассивных систем до исчерпания их ресурса) и составляет не менее 72 часов.

Весовой фактор для наиболее значимых систем (более 1 %) и других значимых групп событий модели ВАБ

Всего в модели ВАБ-1 разработано 135 основных и трансферных деревьев событий (ДС), включая 76 ДС для активной зоны в режимах работы на мощности, 44 ДС для активной зоны в стояночных режимах и 15 ДС для бассейна выдержки в разных режимах.

Точечная оценка значения общей (суммарной) по всем группам внутренних ИС для всех режимов энергоблока частоты ПАЗ составляет 2,91 E 07 на реактор в год, что в 16 раз ниже требования ТЗ. Оценка частоты превышения предельного выброса составляет 7,2 E 08 на реактор в год.

В таблице даны результаты оценок значений частот ПАЗ для доминантных инициирующих событий в отдельных ЭС, суммарный вклад которых составил 90 % от общей частоты ПАЗ.

Наибольшие вклады в значение общей частоты ПАЗ вносят режимы работы энергоблока на мощности (ЭС 00, 1,3 Е-07 1/год, 45 %) и стояночные режимы с разборкой, сборкой реактора при останове с частичной перегрузкой топлива (ЭС 04, 7,9 Е-08 1/год, 27 %) или с полной перегрузкой топлива (ЭС 04 а, 3,8 Е-08 1/год, 13 %).

Среди инициирующих событий значительный вклад (43 %) вносят не учитываемые в проекте инициирующие события (ИС запроектных аварий), для которых предполагается повреждение топлива в активной зоне как следствие самого инициирующего события. Самыми значительными вкладчиками из таких событий являются инициирующие события с катастрофическими разрывами корпуса реактора при работе блока на мощности (6,7 E-08 на реактор в год) и падение тяжелых предметов в состояниях с разборкой и сборкой реактора (5,2 E-08 на реактор в год).

Высокий вклад от запроектных аварий объясняется в первую очередь консерватизмом в оценке частот таких событий (детальные вероятностно-прочностные анализы для данных инициирующих событий не завершены). Основные вкладчики в полученное значение частоты ПАЗ представлены также на рисунке.

В таблице приведены для сравнения значения частот ПАЗ для Проекта «ВВЭР-ТОИ», проекта AP-1000, Ленинградской АЭС-2 (данные 2007 г.), АЭС «Куданкулам» в Индии и Ново-воронежской АЭС-2.

По полученным значениям можно сделать вывод о том, что для Проекта «ВВЭР-ТОИ» обеспечен более высокий уровень безопасности по сравнению с другими проектами, в особенности принимая во внимание консерватизм в оценке частот инициирующих событий ЗПА. Этот результат достигнут за счет применения следующих решений:

• эффективного сочетания активных и пассивных систем, обеспечивающих функциональное резервирование, длительную автономность блока в условиях аварий (не менее 72 ч.), защиту от отказов общего вида и снижающее влияние человеческого фактора;

• применения дополнительных мер на указанном расширенном периоде автономности для восстановления критических функций безопасности, в том числе подключение к потребителям мобильной дизель-генераторной станции (при полном обесточивании), установка автономного теплообменника и подключение его к теплообменникам систем безопасности (для аварий с полной потерей техводы или потерей промконтура).

Результаты ВАБ-1 подтверждают, что в проекте обеспечено выполнение всех основных инженерных принципов современной концепции глубокоэшелонированной защиты.

В соответствии с требованиями технического задания на Проект «ВВЭР-ТОИ» среднее значение частоты повреждения активной зоны не должно превышать значения 1•10^–5, а среднее значение частоты превышения установленных в проекте значений предельного аварийного выброса (ПАВ) должно быть ниже 1•10^–7 на двухблочную АЭС в год.

Результаты ВАБ позволяют утверждать, что требование ТЗ по частоте ПАЗ выполнено со значительным запасом. Требование по частоте ПАВ может быть выполнено при выполнении реалистических оценок вероятности не учитываемых в проекте событий ЗПА (путем снижения степени консерватизма, принятого в ВАБ).

Журнал РОСЭНЕРГОАТОМ №12-2012