Эксплуатация АЭС - Эксплуатация управляющих систем безопасности энергоблока АЭС

Управляющие системы безопасности выполняют функции автоматического включения устройств защитных, локализующих и обеспечивающих систем, а также контроль за их работой.

Требования к управляющим системам безопасности.

1. Автоматические управляющие системы (включающие в себя электрические, гидравлические, механические и другие устройства и схемы) через защитные устройства должны предотвращать или ликвидировать условия, приводящие к повреждению твэлов выше проектных пределов.
2. Срабатывание органов системы воздействия на реактивность не должно зависеть от наличия внешних источников энергии.
3. Должна быть обеспечена надежность управляющих систем безопасности, которая достигается за счет соответствующих требований к качеству изготовления; многоканальности систем; проверки и испытания элементов и систем в процессе эксплуатации; наличия бесперебойного электропитания. Повреждение управляющих систем безопасности должно приводить к появлению сигнала на пульте управления и вызывать действия, направленные на обеспечение безопасности атомных станций.
4. Многоканальность системы и независимость каналов должны быть таковы, чтобы любые единичные отказы в управляющей системы безопасности (в том числе отказы по общей причине) не нарушали ее работоспособности. Многоканальность подразумевает наличие не менее двух независимых каналов. Для достижения полной независимости каналов используются различные принципы (срабатывание по разным параметрам, применение разных детекторов и т.п.).
5. Управляющие системы безопасности должны быть в такой мере отделены от системы контроля и управления, чтобы нарушение или вывод из работы любого элемента или канала системы контроля и управления не влияли на способность управляющей системы безопасности выполнять предъявляемые к ней требования обеспечения безопасности.
6. Должна быть предусмотрена возможность ручного приведения в действие системы безопасности. Повреждение в цепи автоматического включения не должно препятствовать включению и осуществлению функций безопасности. Для ручного включения должно быть достаточным воздействие на один элемент (ключ или кнопку).
7. Управляющие системы безопасности должны быть спроектированы таким образом, чтобы начавшееся действие доводилось до полного выполнения функции. Возвращение в исходные состояния должно требовать последовательных действий оператора. Построение управляющих систем безопасности должно сводить возможность ложных срабатываний к минимуму.
8. Должны быть предусмотрены средства для проверки работоспособности отдельных каналов и управляющих систем безопасности в целом в процессе эксплуатации ядерного реактора. Если способность выполнения функции какой-то частью управляющей системы безопасности потеряна, на пульт управления должна непрерывно поступать соответствующая информация.
9. Должна быть обеспечена возможность приведения в действие системы безопасности и получения информации о состоянии ядерного реактора с РЩУ, если по каким- либо причинам (пожар и т.п.) этого нельзя сделать с БЩУ.

Управляющие системы безопасности энергоблока с РБМК-1000 состоят из двух взаимосвязанных подсистем: информационная подсистема (подсистема технологического контроля) и подсистема управления.
Информационная подсистема (ИП) управляющих систем безопасности (УСБ) предназначена для:

1. контроля состояния энергоблоков, а также контроля параметров защитных, локализующих и обеспечивающих систем;
2. протоколирования (регистрации) изменения параметров и действий персонала с целью обеспечения возможности дальнейшего анализа функционирования системы безопасности во всех проектных режимах работы АЭС.

Основным критерием при разработке ИП является обеспечение безопасности путем представления ОП необходимой и достаточной информации во всех проектных режимах работы защитных, локализующих и обеспечивающих систем безопасности, а также информации по состоянию энергоблока.

Исходя из основного критерия предусматриваются следующие принципы построения ИП:

1. представление информации о состоянии системы безопасности и ЭБ ОП во всех проектных режимах работы;
2. сохранение информационных функций при выходе из строя основного поста управления (БЩУ);
3. сохранение функций при единичном отказе с учетом наличия неконтролируемого необнаруженного отказа;
4. устойчивость к внешним воздействиям, возникающим в результате проектных аварий и природных явлений;
5. наличие непрерывного и периодического контроля исправности;
6. наличие БЩУ и РЩУ, на которых предусмотрены средства, по возможности исключающие или ослабляющие последствия ошибочных действий ОП, которые могут привести к усугублению последствий отказа какого-либо устройства;
7. наличие средств и технических решений, по возможности ослабляющих последствия ошибочных действий ОП;
8. ИП должна обеспечивать контроль и регистрацию параметров, характеризующих работу АЭС во всех возможных диапазонах их измерения. Средства контроля и регистрации должны быть достаточными, чтобы впоследствие имелась возможность установить пути возникновения и развития аварии, действий персонала;
9. должна быть предусмотрена возможность обнаружения течи теплоносителя первого контура;
10. многоканальность и независимость каналов, обеспечивающая надежное функционирование;
11. независимость ИП от подсистемы управления (ПУ) и других систем;
12. должны быть предусмотрены средства для проверки работоспособности отдельных каналов и УСБ в целом;
13. отказ УСБ должен приводить к появлению сигнала на пульте управления и вызывать действия, направленные на обеспечение безопасности атомных станций-

Исходя из назначения УСБ их ИП обеспечивает сбор информации и ее представление на БЩУ и РЩУ, т.е. на энергоблоке предусмотрены два независимых комплекта УСБ. Независимость комплектов УСБ обеспечивается следующими проектными решениями:
а)     раздельной прокладкой трасс импульсных трубопроводов каждого комплекта;
б)     раздельной прокладкой кабелей по независимым кабельным трассам;
в)    размещением технических средств каждого комплекта в независимых помещениях;
г)   наличием независимого бесперебойного электропитания каждого комплекта.
Управление ИП УСБ сводится к подаче напряжения к измерительным комплектам и на схемы сигнализации.
В качестве комплекса технических средств (КТС) используются:

1. первичные приборы - преобразователи давления, перепада давления и уровня типа "Сапфир 22"; температуры - преобразователи сопротивления ТСП, ТХА;
2. самопишущие вторичные и показывающие приборы;

3) аналого-релейные преобразователи ЛОЗ, БСС и др.
Для обеспечения ИП надежного выполнения возложенных на нее функций предусмотрен контроль и испытания ИП У СБ. Объем и периодичность ТО, испытаний и ремонта ИП УСБ в процессе эксплуатации энергоблока приведены в табл. 23.8.
Ввод в работу и вывод из работы аварийных защит, блокировок и сигнализации на работающем и заглушенном ядерном реакторе осуществляется в соответствии с требованиями технологического регламента по эксплуатации энергоблока. Допускается вывод из работы одного канала измерения, не вызывающего ложного срабатывания аварийной защиты, при условии наличия контроля за данным параметром другими каналами.
Разрешается работа ядерного реактора на любом уровне мощности в течение указанного времени при отказе или выводе из работы следующих элементов:

1. средств контроля положения органов регулирования - не более 30 мин;
2. самописца нейтронной мощности ядерного реактора или самописца мощности по сигналам датчиков системы физического контроля распределения энерговыделения (СФКРЭ) - не более 2 ч;
3. четырех каналов аварийной защиты по мощности из одной группы - не более 10 ч;
4. одного канала аварийной защиты по скорости - не более 10 ч;
5. СЦК "Скала" по функции периодического расхода теплоносителя через ТК - не более 2 ч;
6. СЦК "Скала" по функции расчета запаса реактивности - не более 2 ч;     
7. СЦК "Скала" в полном объеме - не более 30 мин;
8. самописца или цифропоказывающего комплекта запаса реактивности СЦК " Скала" - не более 8 ч;
9. более 10 расходомеров ТК на квадрант ЯР - не более 8 ч;
10. более 3 расходомеров каналов СУЗ, камеры деления (КД), датчика контроля энерговыделения (ДКЭ) на 1 квадрант ЯР - не более 8 ч;
11. более 15 термопар, измеряющих температуру воды на сливе канала охлаждения отражателя (КОО) - не более 8 ч;
12. более 15 точек контроля в составе температурных каналов для измерения температуры графита или более двух рядом расположенных температурных каналов, полностью вышедших из строя, - не более 8 ч;
13. более 10 термопар для измерения температуры металлоконструкций ЯР - не более 8 ч:
14. более 1 датчика влажности в системе КЦТК на 1 квадрант ЯР - не более 8 ч;
15. более 10 датчиков температуры газа в системе КЦТК или одного датчика температуры газа при неисправном датчике влажности группы каналов, в которую входит канал с неисправным датчиком температуры - не более 8 ч.

На заглушенном и расхоложенном ядерном реакторе в период ППР запрещается при любых условиях одновременно отключать все группы контроля нейтронной мощности ядерного реактора. Постоянно должны быть в работе:

1. не менее двух каналов измерителя скорости счета (ИСС);
2. самописец мощности, подключенный к подвескам боковой ионизационной камеры (БИК);
3. не менее двух каналов аварийной защиты по скорости (АЗС) в рабочем диапазоне;
4. не менее трех каналов аварийной защиты по мощности (АЗМ) в диапазоне малой мощности (не менее двух групп каналов АЗМ для РБМК-1000 третьего поколения).

Наработка на отказ ИП по основным техническим средствам составляет:
при измерении температуры с применением первичных преобразователей ТХК, ТСМ, ТСП и вторичных приборов:
по функции измерения То = 2,23 • 104:1,03 • 104 ч ;
при измерении расхода, уровня, перепада давления и давления с применением преобразователей "Сапфир" и вторичных приборов:
по функции измерения То = 1,36 • 104 -г-1,6 - 104ч ;
по функции регистрации Т0 = 0,57-104 0,65 -104 ч .
Согласно требованиям ГОСТ наработка на отказ по функциям измерения и регистрации должна составлять не менее 1 • 104 ч .
Подсистема управления (ПУ) УСБ предназначена для приведения в действие защитных, локализующих и обеспечивающих систем безопасности. К основным требованиям НД к разработке ПУ УСБ относятся:

1. сохранение функций при единичном отказе с учетом наличия неконтролируемого (скрытого) отказа;
2. устойчивость к внешним воздействиям, возникающим в результате проектных аварий и природных явлений;
3. непрерывный или периодический контроль исправности технических средств;
4. многоканальность системы и независимость каналов:
5. необходимость средств для проверки работоспособности отдельных каналов и управляющей системы в целом.

Подсистема управления УСБ МПА должна отвечать следующим требованиям:

1. работать в режиме прямого управления, т.е. при поступлении сигнала исходных событии формировать управляющий сигнал;
2. формировать управляющий сигнал в соответствии с одним из трех возможных исходных событий:

а)    при разрыве трубопроводов большого диаметра КМПЦ, НК, РГК и опускных трубопроводов в пределах зоны локализации аварий (первый алгоритм включения САОР);

1. при разрыве питательных трубопроводов и опускных трубопроводов (второй алгоритм включения САОР);

в)    при разрыве паропровода в любом помещении или при незакрытии (зависании) более двух ГПК (третий алгоритм включения САОР);

1. обеспечение для УСБ МПА (САОР, СОС) показателей надежности подсистемы: не хуже 3 • 10“5 по отказу на требование; вероятность ложного срабатывания не более 1-10~51/ч; для формирования сигнала БАЗ-Т не хуже 1-10-⁶ по отказу на требование и 1-10_51/ч по ложному срабатыванию;
2. обеспечение быстродействия формирования сигнала, включая коммутационные элементы исполнительных устройств не более 1,5 с для САОР;
3. обеспечение быстродействия формирования сигнала БАЗ-Т не хуже 1,2 с;
4. подсистема управления должна исключать возможность выхода из строя (отказ на требование по функциям управления, ложное срабатывание) более одной подсистемы защитных, локализующих и обеспечивающих систем при единичном отказе ПУ.

Исходя из перечня защитных, локализующих и обеспечивающих систем безопасности, функцию управления которыми выполняет ПУ УСБ, последняя делится на следующие части:

1. УСБ в части формирования сигналов аварийных защит ядерных реакторов по технологическим причинам (только в части формирования сигналов АЗРТ) - УСБ АЗРТ;
2. УСБ, приводящая в действие защитные системы безопасности (САОР, БАЗ), локализующие системы безопасности (СОС) и отсечную и герметизирующую арматуру (СЛА, СУВ) при МПА - УСБ МПА;
3. УСБ, приводящая в действие систему защиты КМПЦ от превышения давления - УСБ ГПК.

Структура ПУ УСБ МПА выполнена двухкомплектной трехканальной с мажорированием информационных каналов по логической схеме "два из трех".
Для обеспечения независимости каналов, обеспечивающей функционирование ПУ при исходных событиях, которые могут вызвать групповые отказы по общей причине (затопление, пожар, обрушение строительных конструкций в помещениях, где расположены технологические средства подсистемы, сейсмические воздействия, пожары в помещениях кабельных коммуникаций и т.д.) применены следующие технические решения:

1. размещение технических средств разных каналов по отдельным помещениям;
2. обеспечение независимости энергоснабжения каналов, достигаемой запиткой технических средств разных каналов подсистемы от независимых источников систем безопасности первой категории первой группы, не допускающей перерывов питания.

Управление подсистемой сводится к:

1. подаче электропитания на технические средства подсистемы;
2. установлению уставок срабатывания информационных каналов в соответствии с Картой уставок ЭБ;
3. установлению переключателей режима работы подсистем, переключателей ввода-вывода управляющих команд в положение, соответствующее режиму работы энергоблока согласно технологическому регламенту;
4. действиям ОП при отказе автоматических устройств подсистемы в соответствии с требованиями технологического регламента.

Комплекс технических средств (КТС) ПУ УСБ включает в себя ТС информационных каналов, ТС формирования логических схем, ТС оперативного управления.
Контроль ПУ состоит из:

1. контроля ОП нормального функционирования ТС подсистемы по срабатыванию предупредительной сигнализации;
2. контроля работоспособности ТС подсистемы;
3. контроля ОП состояния (положения) исполнительных устройств;
4. контроля ОП соответствия положения переключателей режима работы подсистем требованиям " Регламента по эксплуатации".

Испытания ПУ при эксплуатации включают в себя опробование ТС подсистемы на действующем и остановленном ЭБ в соответствии с Инструкциями по эксплуатации. Объем и периодичность ТО, испытаний и ремонта ПУ даны в табл. 23.8.
Для обеспечения требуемых показателей надежности ПУ установлен следующий регламент обслуживания:

1. каждый комплект проверяется через 720 ч (один раз в месяц);
2. продолжительность проверки не более 3 ч;
3. проверка второго комплекта проводится через 360 ч после проверки первого комплекта.

По мере необходимости (по результатам контроля, осмотров, испытаний и проверок) ПУ устраняются выявленные неисправности в схемах авторегулирования, питания и управления.
Перед пуском оборудования систем энергоблоков после его простоя более 72 ч или, если во время остановки на срок менее 72 ч проводились ремонтные работы в схемах защит, блокировок, управления и сигнализации необходимо выполнить опробование данных устройств.
После каждого ППР ЭБ или после остановки ядерного реактора длительностью более 72 ч проверяется:

1. исправность действия ПУ АЗРТ и МПА без воздействия на исполнительные механизмы; при наличии двух комплектов защит проверка выполняется отдельно по каждому комплекту;
2. исправность действия ПУ ГПК формированием сигнала на открытие ИПК от электроконтактного манометра или от аналогорелейных преобразователей;
3. время прохождения сигнала по каналу АЗР БАЗ;
4. работоспособность систем АЗР питания шкафов УКТЗМ подсистемы управления АЗРТ.

При работе энергоблока на мощности допускается выводить из работы на минимальное время, необходимое для проверок, ремонта или замены, один из двух автоматических регуляторов уровня или давления пара в БС каждой половины ядерных реакторов, а также автоматических регуляторов уровня в конденсаторах и других автоматических регуляторов систем энергоблоков. При этом должны быть исправны приборы контроля регулируемых параметров, включены защиты и блокировки и прекращены все
плановые переключения в соответствующих схемах и на оборудовании.
Расчет характеристик надежности ПУ УСБ показывает, что значения вероятности отказа на требование ПУ УСБ МПА составляют 6,8*10 при опробовании подсистемы через 720 ч и 3,0 • 10-⁶ при опробовании подсистемы через 360 ч. Расчет надежности для системы защиты от превышения давления в КМПЦ, т.е. помимо отказов в УСБ ГПК учитывались отказы ИПУ, дает следующие результаты:
вероятность отказа системы на требование по функции неоткрытия - 9,9-10-2 1/год, по функции на закрытие ("зависание") - 5,3 • 10-¹¹/год (при "зависании" двух клапанов), по функции преждевременного закрытия - 1,38- 10-161 /год.