ФБУ «НТЦ ЯРБ»
Применение вероятностного анализа безопасности для планирования инспекций
ПРИМЕНЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТНОГО АНАЛИЗА БЕЗОПАСНОСТИ
ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ИНСПЕКЦИЙ
Хижняк С.А., Самохин Г.И., Носков Д.Е., Бредова В.А. (ФБУ «НТЦ ЯРБ»),
Антонов А.В. (ИАТЭ, г. Обнинск)
В странах, рано вставших на путь использования атомной энергии в мирных целях, в том числе и в России, требования по ядерной и радиационной безопасности формировались на основании детерминистического подхода с учетом опыта эксплуатации атомных станций (АС), результатов расчетных и экспе-риментальных исследований и мнений квалифицированных экспертов. В основе этого подхода лежит концепция глубокоэшелонированной защиты, позволяющая достичь ограничения последствий проектных аварий допустимыми пределами по обеспечению надлежащего уровня безопасности АС и их снижения при запроектных авариях. В настоящее время этот подход является ключевым [1].
Однако после того, как в 1975 г. в США впервые был выполнен анализ риска для энергетического реактора WASH-1400, начал формироваться новый подход, получивший название Вероятностный анализ безопасности (ВАБ) [2].
ВАБ является аналитическим методом оценки рисков отдельных энергоблоков АС. Он включает в себя оценки различных аспектов проектирования и эксплуатации энергоблоков АС. Методология ВАБ позволяет оценивать риски возможных аварий, произошедших вследствие внутренних инициирующих событий, вызванных отказами систем или ошибками персонала АС, и внешних воздействий, причинами которых могут быть как природные явления, так и явления, вызванные деятельностью человека внутри и за пределами АС. То есть ВАБ представляет собой инструмент, позволяющий выявлять наиболее уязвимые участки энергоблока АС, которые требуют пристального внимания в рамках решения задачи повышения безопасности АС.
В августе 1995 г. NRC (регулирующий орган США) опубликовал Заявление о политике в области использования методов вероятностного анализа риска для регулирующей деятельности. Однако еще до издания этого документа, по мере совершенствования технологии ВАБ, такие методы широко применялись для решения различных вопросов в области регулирования безопасности. Уже в 1987 г. Брукхевенская национальная лаборатория США разработала на основе ВАБ планы инспектирования систем 3-го энергоблока АС «Индиан-Пойнт», 1-го энергоблока АС «Миллстоун», 1-го энергоблока АС «Лимерик», 2-го и 3-го энергоблоков АС «Пич Боттом», «Шохам» и «Вашингтон № 2».
В 1999 г. Госатомнадзор России опубликовал похожее заявление о политике «Применение вероятностного анализа безопасности действующих энергоблоков атомных станций». Данное заявление стимулировало применение методов вероятностного анализа риска практически во всех сферах регулирующей деятельности. Оно призывает к использованию ВАБ в той мере, в какой это позволяет достигнутый уровень развития методологии ВАБ, чтобы дополнить действующий традиционный детерминистический подход и поддержать концепцию глубокоэшелонированной защиты.
Информация, полученная из ВАБ, может быть успешно использована надзорными органами при осуществлении следующих видов деятельности по надзору за ядерной и радиационной безопасностью энергоблоков АС:
- оценка уровня безопасности в вероятностных показателях и текущий мониторинг риска;
- оценка влияния на безопасность предлагаемых технических и технологических решений;
- планирование и оптимизация инспекций;
- оценка значимости выявленных инспекцией нарушений;
- оценка значимости эксплуатационных событий.
Данная статья посвящена использованию материалов ВАБ для планирования инспекций.
ВАБ энергоблока АС может быть применен в инспекционной деятельности для выявления наиболее важных с точки зрения риска оборудования и проблем энергоблока АС. Информация, полученная из ВАБ, в этом случае помогает направлять человеческие и финансовые ресурсы на исследование проблем, являющихся наиболее значимыми для безопасности, и исключить или сократить требования, что позволит уменьшить затраты ресурсов на решенине менее важных вопросов.
Инспекциям, при планировании которых помимо детерминистического подхода применяется ещё и вероятностный подход, дали название риск-инфор-мативные инспекции.
Для работы инспекторов при подготовке рабочей программы риск-информативной инспекции требуется специальным образом обработанная и представленная информация, полученная на основе анализа результатов ВАБ инспектируемого энергоблока АС. Информация, подготовленная для инспектора, должна включать сведения о наиболее значимых системах и элементах энергоблока АС, а также о наиболее значимых действиях персонала по обслуживанию оборудования и управлению авариями. Данная информация может быть подготовлена специалистами в области ВАБ, разработчиками ВАБ и другими специалистами, владеющими базовыми знаниями в области ВАБ и имеющими доступ к логико-вероятностной модели энергоблока АС.
Обработка и представление информации на основе материалов ВАБ
При выполнении ВАБ энергоблока АС используются исходные данные исследуемого энергоблока, поэтому информация для проведения риск-инфор-мативной инспекции отдельного энергоблока АС является специфической и должна быть подготовлена на основе данных, полученных из модели ВАБ инспектируемого энергоблока АС.
Для удобства работы инспекторов вся информация, извлеченная из ВАБ, формируется в таблицы, в которых системы, элементы систем, ошибки персонала и аварийные последовательности располагаются в порядке возрастания/убывания значимости для безопасности энергоблока АС, в соответствии с рассчитанными вероятностными показателями значимости (то есть проводится так называемое ранжирование).
При расчете вероятностных показателей значимости безопасности элементов и систем энергоблока АС используется частота повреждения активной зоны реактора (ЧПЗ). Степень важности для безопасности энергоблока АС отдельных систем и элементов может быть определена при помощи следующих показателей значимости:
- инспекционная значимость - абсолютное изменение ЧПЗ в зависимости от изменения параметров надёжности элементов модели ВАБ;
- коэффициент увеличения риска (характеризует степень потенциального ухудшения показателей безопасности энергоблока АС при абсолютной ненадежности системы или её элементов).
По сути, инспекционная значимость обращает внимание инспектора на то, что в первую очередь необходимо улучшать, а коэффициент увеличения риска выделяет те области, последствия нарушений в которых будут наиболее серьезными.
Направления возможного использования риск-информативных
инспекций в работе инспекторов Ростехнадзора на энергоблоках АС
В инструкции по осуществлению надзора насчитывается более 20 основных направлений проведения инспекции [3]. Очевидно, что для безопасности энергоблока они не равнозначны. Проблема заключается в определении приоритетных направлений с целью ориентации на них основных усилий инспекторов. Это представляется крайне сложной задачей, особенно если представить, что инспекцию проводят начинающие специалисты. Применяя риск-информативный подход в инспекционной деятельности, можно сосредоточиться преимущественно на системах, вносящих наибольший вклад в ЧПЗ, отказ которых приводит к существенному увеличению ЧПЗ, то есть имеющих наибольшую значимость. Аналогичен подход при инспектировании отдельных элементов систем энергоблока АС. Риск-информативный подход позволяет выделять самые важные для проверки элементы систем, что будет способствовать повышению оперативности и качества проводимых инспекций.
Ниже приведены и раскрыты несколько направлений, в которых можно существенно повысить эффективность работы инспекторов, используя информацию, полученную из материалов ВАБ.
1. При проведении целевой инспекции готовности энергоблока АС к пуску (физическому и энергетическому, пуску блока после планово-предупре-дительного ремонта, пуску блока после останова, связанного с нарушениями в его работе) инспекторы проводят проверку фактической готовности к пуску систем и оборудования, важных для безопасности АС, и персонала АС. В данном случае информация, полученная из материалов ВАБ, дает инспектору наглядную картину о степени важности для безопасности АС каждой системы, элемента системы, а также возможных ошибок персонала.
2. В процессе ежедневных обходов блочного щита управления и контроля журналов эксплуатации знания о возможных аварийных сценариях и видах отказов систем, полученные из ВАБ, помогут при выявлении недостатков и нарушений, приводящих к наиболее значимому возрастанию рисков. При обследовании щита управления могут быть выявлены проблемы в состоянии важных для безопасности систем.
3. Еженедельные мероприятия включают обход систем энергоблоков, причем инспектор в достаточной степени свободен в отношении выбора систем и степени тщательности их проверки. Несмотря на то, что в конечном итоге обследование должны пройти все системы станции, результаты ранжирования систем и элементов по инспекционной важности могут быть использованы для определения приоритетов инспектирования систем и для выбора порядка инспектирования оборудования отдельных систем.
4. Инспекции ремонтных работ проводятся в рамках целевых и комплексных инспекций. Такую инспекцию предписывается начинать с контроля выполнения мероприятий, наиболее важных с точки зрения их воздействия на риски эксплуатации энергоблоков. При подготовке к ней инспектору рекомендуется использовать информацию о коэффициенте увеличения риска для определения наиболее значимых для риска ремонтных мероприятий, с учетом конфигурации систем, уже выведенных в ремонт.
5. При проведении инспекции с глубокой проработкой одной системы, как правило, проверяется соответствие системы ее проектным требованиям, анализируется правильность монтажа, история эксплуатации, корректность процедур контроля и обслуживания. При выборе системы для такой инспекции и для обеспечения включения элементов системы, отказы которых наиболее важны для безопасности АС, в планы их проведения инспектору рекомендуется использовать информацию о значимости систем и её элементов.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что опыт инспектора, знание им проекта энергоблока, понимание технологических процессов, понимание механизмов отказов оборудования и механизмов возникновения и развития аварий, использование информации о значимости элементов и систем АС для безопасности АС, полученной из материалов ВАБ, - эффективный путь достижения наибольших результатов в области повышения безопасности.
Литература
1. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88/97). ПН АЭ Г-1-011-89. – М.: Энергоатомиздат, 1990 г.
2. Букринский А.М. Совершенствование регулирующей деятельности NRC на основе подходов, ориентированных на информацию о риске и конечный результат. Ядерная и радиационная безопасность, № 3(53), 2009.
3. Инструкция по осуществлению надзора за ядерной и радиационной безопасностью атомных станций. РД-04-18-99. Госатомнадзор, 1999.