В зависимости от поставленных задач исследования процесс эксплуатации АЭС можно представить сколь угодно большим числом состояний. Каждое состояние характеризуется определенной целевой направленностью организационных и технических мероприятий, проводимых для обеспечения требуемых технико-экономических показателей АЭС. Подчеркнем, что процесс эксплуатации АЭС представляет собой упорядоченную во времени последовательность типовых состояний. Рассмотрим кратко содержание основных состояний процесса эксплуатации АЭС.
Состояние "применение по назначению". Это состояние характеризуется условиями функционирования, технико-экономическими показателями АЭС, способами оценки технического состояния и правилами принятия решения об использовании оборудования и систем АЭС, Синонимом термина "применение по назначению" является " нормальная эксплуатация" Под нормальной эксплуатацией А С понимается работа в стационарных и переходных режимах, обусловленная предусмотренным проектом протеканием технологического процесса. Режимы нормальной эксплуатации АЭС - это основные режимы, с которыми эксплуатационный персонал имеет дело ежедневно на протяжении всего периода эксплуатации АЭС. К таким режимам относятся: пуски, работа на разных уровнях мощности, переходные процессы, связанные с изменениями нагрузки энергоблока, плановые остановки для перегрузки ядерного топлива в реакторе и ремонта.
Нормальная эксплуатация подразумевает работу ЭБ в рамках пределов и условий, предусмотренных проектом для нормальной эксплуатации. На случай нарушения пределов и условий нормальной эксплуатации проектом АЭС предусмотрены автоматические регуляторы, технологические защиты и блокировки, которые предотвращают дальнейшее развитие отклонения.
Помимо пределов и условий для нормальной эксплуатации проектом АЭС установлены пределы безопасной эксплуатации, превышение которых может привести к авариям с повреждением физических барьеров безопасности. Поддержание параметров технологического процесса в рамках пределов и условий нормальной эксплуатации - главная задача персонала АЭС. С точки зрения безопасности атомных станций задачами персонала являются:
контроль состояния физических барьеров безопасности;
контроль работоспособности систем безопасности и важных для безопасности;
выявление и устранение отказов и нарушений в работе систем и оборудования.
В соответствии с принципом глубоко эшелонированной защиты для нормальной эксплуатации АЭС предусмотрены три следующих уровня:
- й уровень: предупредительные меры, направленные на качественную подготовку и выполнение работ,
- й уровень: непрерывный контроль за ходом и параметрами технологического процесса, контроль выполнения всех операций персоналом в соответствии с технологическим регламентом и инструкциями по эксплуатации систем и оборудования;
- й уровень: анализ параметров технологического процесса, характеристик основного оборудования и систем. Выявление отклонений и аномалий в работе энергоблока и их своевременное устранение путем ввода в действие резервного оборудования и других мер, предусмотренных проектом.
Рис. 9.2. Вид а - распределения:
tн - наработка до начала массовых отказов; tM - мода распределения
Контроль технического состояния. Данный режим предназначен для диагностирования технического состояния систем и оборудования, оценки их пригодности для дальнейшей эксплуатации. Режим характеризуется видами инструментального контроля, способами оценки технического состояния и их достоверностью.
Состояние предупредительного ТО, которое часто называют состоянием оперативного обслуживания. При предупредительном ТО выполняется комплекс работ, направленный на предупреждение отказов, раннее обнаружение недостатков и дефектов в работе систем и оборудования. Случайная величина времени обслуживания Тобсл, отсчитываемая между моментами начала и окончания обслуживания, содержит в себе постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая определяется стандартным объемом работ, выполняемых на данном виде оборудования, переменная - объемами работ по поиску и устранению повреждений элементов систем энергоблоков АЭС. Естественно, что переменная составляющая характеризуется заметным непостоянством объемов работ, а следовательно, и продолжительности их выполнения на том или ином виде оборудования.
Результаты обработки статистических данных о продолжительности предупредительного ТО различных видов оборудования и систем показывают, что экспериментальные данные хорошо аппроксимируются а-распределением с различными параметрами (рис. 9.2), плотность распределения которого имеет вид:
(9.6)
где а - относительная средняя скорость изменения регулируемого параметра объекта (безразмерный коэффициент), 0 - относительный запас долговечности (размерность наработки); с - нормирующий множитель усеченного нормального распределения.
Состояния периодического ТО. При периодическом ТО на энергоблоке выполняется комплекс обязательных работ с осмотром и определением работоспособности функциональных систем и оборудования. В ходе ТО осуществляется мелкий ремонт объектов, выявляются частичные нарушения (дрейф параметров, разрегулировки и др.), проводятся профилактические замены отдельных элементов, блоков и узлов, наиболее критичных с точки зрения надежности. Кроме того, на оборудовании и системах ЭБ выполняются работы по поиску и устранению обнаруженных отказов и повреждений. В результате указанных мероприятий происходит улучшение (восстановление) технического состояния до определенного уровня. Поэтому основными характеристиками периодического обслуживания являются полнота восстановления работоспособного состояния, методы обнаружения предотказовых состояний, способы регулировки параметров объектов.
В состояниях периодического ТО так же, как и при предупредительном ТО, налицо две составляющие объема работ: постоянная и переменная. Но в отличие от предупредительного ТО доля переменной составляющей в общем объеме периодического ТО заметно падает. Постоянная составляющая определяется перечнем обязательных регламентных профилактических работ, выполняемых при той или иной форме обслуживания, оснащенностью эксплуатационного и ремонтного персонала средствами механизации работ и контрольноизмерительной аппаратурой, организацией выполнения работ и квалификацией персонала.
Статистической моделью распределения случайной величины времени выполнения периодического ТО принято считать логарифмически нормальное распределение с плотностью
(9.7)
Состояния ремонта. Ремонтные работы на АЭС в зависимости от их объема подразделяются на три категории:
- категория - капитальный ремонт (КР), включающий в себя замену или восстановление всех узлов и деталей либо исчерпавших установленный (назначенный) ресурс работы, либо имеющих значительный износ или повреждения;
- категория - средний ремонт (СР), проводимый в период между капитальными ремонтами в целях устранения выявленных повреждений и отказов и улучшения технико-экономических показателей работы оборудования и систем;
- категория - текущий ремонт (ТР), включающий в себя выполнение несложных ремонтных работ (включая устранение незначительных повреждений оборудования и трубопроводов), обеспечивающих надежную работу оборудования в период между очередными средними и капитальными ремонтами.
Периодичность выполнения капитальных, средних и текущих ремонтов, последовательность их чередования в плановом ремонтном цикле так же, как и продолжительность ремонта зависят от типа и состояния основного оборудования АЭС.
Как правило, все капитальные и средние ремонты основного реакторного оборудования совмещаются с ежегодными остановками ЭБ для перегрузки ядерного топлива в реакторах. Ремонтный цикл оборудования устанавливается исходя из ресурсов работы, надежности и с учетом рекомендаций заводов-изготовителей. На российских АЭС для основного оборудования принят четырехлетний ремонтный цикл (т.е. повторение самого сложного - КР осуществляется через каждые 2 года). Для насосного, технологического и вспомогательного оборудования ремонтный цикл составляет 1-2 года. ТР оборудования на АЭС выполняются ежегодно.
Обработка статистических данных о продолжительности ремонтов на АЭС показывает, что наилучшей статистической моделью данной группы состояний процесса эксплуатации является гамма-распределение с плотностью
(9.8). Применение гамма- распределения для оценки продолжительности ремонтов на АЭС дает наиболее высокое согласие с экспериментальными данными, по сравнению с другими законами распределения, в частности, с логарифмически нормальным распределением.
В результате ремонта происходит полное или частичное восстановление технико-эксплуатационных свойств оборудования. Ремонт характеризуется видами ремонта, полнотой восстановления, правилами назначения межремонтного ресурса, методами и средствами ремонта.
Состояние остановленного ЭВ. Спецификой ТОиР АЭС является то, что многие работы могут проводиться только на остановленном ЭБ и после дезактивации. Остановка энергоблока для ремонта оборудования, перегрузки топлива или по другим причинам является особым состоянием процесса нормальной эксплуатации. Это состояние требует постоянной бдительности и внимания со стороны эксплуатационного персонала, так как во время остановок возрастает вероятность возникновения нарушений и инцидентов.
На АЭС с ВВЭР на остановленном ЭБ работы по перегрузке топлива ведутся при разуплотненном первом контуре, т.е. отсутствует третий физический барьер безопасности. Конфигурация систем и оборудования не соответствует той, которая используется при работе энергоблока на мощности. Возрастает риск снижения концентрации бора в теплоносителе первого контура и ошибок при обращении с ядерным топливом. Поэтому на остановленном ЭБ оперативному персоналу необходимо уделять особое внимание контролю и обеспечению подкритичности реактора и выполнять работы в соответствии с правилами ядерной и радиационной безопасности.
На остановленном ЭБ выполняются ремонтные работы на оборудовании и технологические операции на контурах охлаждения РУ, которые могут приводить к потере охлаждения активной зоны. По этой причине при выполнении ремонтных работ и при изменении конфигурации систем охлаждения необходимо постоянно контролировать и обеспечивать вторую фундаментальную функцию безопасности - охлаждение активной зоны реактора (охлаждение бассейна перегрузки).
Кроме того, при проведении ремонтных работ на остановленном ЭБ открываются шлюзы и разуплотняется защитная оболочка - четвертый барьер безопасности. При разуплотненном первом контуре (третий барьер безопасности) выводится из работоспособности сразу два барьера и возрастает важность обеспечения третьей функции безопасности - локализации и удержания радиоактивных продуктов.
