(категории) безопасности систем

В.Т. САМОСАДНЫЙ, С.Б. ЧЕБЫШОВ, О.А. СКВОРЦОВ1, А.В. ВИЦЕНИ1,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет),
1
ОАО «Пятигорский завод «Импульс», Пятигорск
ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
ГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ В ВЕНТИЛЯЦИОННУЮ ТРУБУ НА АЭС ДЛЯ
НОРМАЛЬНОЙ И АВАРИЙНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Структура предложенной системы радиационного контроля газоаэрозольных выбросов (СРКГАВ) в венттрубу
АЭС включает в себя каналы нормальной эксплуатации (устройства детектирования объемной активности (ОА) аэрозолей и паров йода и устройства детектирования ОА инертных газов) и отдельный канал аварийной эксплуатации
(канал контроля ОА инертных газов). Выбор построения СРКГАВ основывается на требованиях к безопасности контроля с учетом российских и международных требований к системам контроля на АЭС.
В соответствии с Энергетической стратегией развития России на период до 2030 года [1] предусмотрено интенсивное развитие атомной промышленности. Помимо экстенсивного увеличения количества энергоблоков и атомных станций, делается упор на доведение российского оборудования до мирового технологического уровня. Поэтому российское оборудование должно
удовлетворять требованиям международных стандартов, особенно с учетом того, что это необходимо и для успешной работы на международном рынке атомной энергетики.
В [3] отмечено, что существующая в России нормативная документация не в полной мере соответствует поставленной задаче, так как в ней пока не нашли отражение последние достижения
в области компьютерных и информационных технологий, широко применяемых в системах контроля и управления. Одним из главных различий между российскими и международными стандартами, посвященными таким системам на АЭС, является их категоризация в отношении безопасности. Результаты сравнения документов [2, 5-7] в краткой форме представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Классы (категории) безопасности систем (оборудования) АЭС
Стандарт (нормативный документ)
ПНАЭГ-01-011
МАГАТЭ NS-R-1
МЭК61226
IEEE603
Классы безопасности (степень важности возникает слева направо)
Класс 4
Класс 3
Класс 2
Системы, важные для безопасности
Системы, не важные для безоСистемы, связанные с безоСистемы безопасности
пасностью
пасности
Не классифицированы
Класс С
Класс В
Класс А
Не класс 1Е
Класс 1Е
Класс 1
Нет
Нет
Нет
Согласно Общим положениям по обеспечению безопасности на АЭС (ОПБ-88/97) [2], безопасность АЭС – это свойство станции при нормальной эксплуатации и нарушениях нормальной
эксплуатации, включая аварии, ограничивать радиационное воздействие на персонал, население
и окружающую среду установленными пределами.
Класс безопасности 3 по ОПБ-88/97 охватывает элементы АЭС, содержащие радиоактивные
вещества, выход которых превышает нормы радиационной безопасности, и элементы, осуществляющие радиационный контроль персонала и населения.
Стандарт МЭК61226 [6] в отношении безопасности АЭС определяет четыре категории для
оборудования и выполняемых им функций. Категория В охватывает функции, отказ которых
может вызвать проектную аварию или увеличить серьезность проектной аварии. Категория С
охватывает функции, которые играют вспомогательную роль в достижении и поддержании
безопасности станции. Сюда входят функции, которые имеют некоторое значение для безопасности, но не являются функциями категории А или В.
Газоаэрозольный выброс из вентиляционных труб АЭС в атмосферу является одним из факторов, по которому оценивается их влияние на окружающую среду [4]. Контроль активности и
состава газоаэрозольного выброса является неотъемлемой частью радиационного контроля (РК)
АЭС.
По существующей в настоящее время классификации в соответствии с ОПБ-88/97 [2], системы радиационного контроля газоаэрозольных выбросов (СРКГАВ) в венттрубу АЭС по влиянию
на безопасность АЭС и по характеру выполняемых функций безопасности относится к классу
3Н. Согласно МЭК61226, технические средства СРКГАВ попадают сразу в две категории, В и С.
Как определено СП АС-03 [4], при эксплуатации АЭС необходимо контролировать непревышение годовых допустимых выбросов инертных радиоактивных газов (ИРГ), аэрозолей и йода131. Наибольший вклад в газоаэрозольный выброс вносят ИРГ, их суммарная активность в допустимых годовых выбросах на 3-4 порядка больше суммарной активности аэрозолей и радиоактивного йода. При аварийных ситуациях в первую очередь важен именно контроль выброса
ИРГ.
В соответствии с этим, отнесение технических средств СРКГАВ к категориям безопасности
согласно МЭК61226 выглядит следующим образом:
- Устройства детектирования ОА ИРГ (диапазон нормальной эксплуатации) – категория В;
- Устройства детектирования ОА ИРГ (диапазон аварийной эксплуатации) – категория В;
- Устройства детектирования ОА аэрозолей – категория С;
- Устройства детектирования ОА йода – категория С;
- Автоматизированное рабочее место (АРМ) канала контроля ИРГ – категория В;
- Дисплеи канала контроля ИРГ – категория В;
- АРМ канала контроля аэрозолей и йода – категория С;
- Дисплеи канала контроля аэрозолей и йода – категория С;
- Шлюзы потоков данных – категория В.
На рисунке 1 представлена структура системы РК ГАВ в венттрубу АЭС, разработанная с
учетом требований международных стандартов [6, 8-11]. Технические средства контроля – устройства детектирования отечественного производства, представляющие собой современные разработки ОАО "Пятигорский завод "Импульс" [12]. Они также были разработаны с учетом [8-11],
определяющих требования к мониторам контроля газоаэрозольных выбросов.
Рисунок 1 – Система радиационного контроля газоаэрозольных выбросов в вентиляционную трубу АЭС
Канал аварийного контроля ИРГ реализован на блоке детектирования БДГБ-02И1 и устройстве накопления и обработки УНО-04И. Пробоподготовка ИРГ аварийного диапазона контроля
осуществляется при помощи специальных фильтров аэрозолей и йода высокой активности, размещенных в свинцовой защите, с одновременным контролем накопленной на фильтрах мощности дозы гамма-излучения для предупреждения облучения персонала. Так как существует зависимость результатов измерения ИРГ от температуры и влажности пробы, необходимо учитывать
их значения при расчете измеренной активности, либо привести температуру и влажность пробы
к определенным значениям, влияние которых учтено в расчете заранее. В нашем случае, для
аварийного канала проба отбирается из венттрубы через отдельный пробоотбор, при этом реализуется подогрев пробы специальным нагревателем и контроль ее влажности посредством каплеотбойников.
Каналы контроля ОА ИРГ режима нормальной эксплуатации дублированы и представлены
устройствами детектирования УДГБ-01И.
Для контроля ОА аэрозолей и йода применяются, соответственно, устройства детектирования
УДАС-03И и УДАГ-01И, соединенные последовательно. Фильтрация аэрозолей перед поступлением в УДАГ-01И осуществляется фильтрующей аэрозольной лентой в УДАС-03И и, дополнительно, фильтром аэрозолей, расположенным перед УДАГ-01И. Накопление йода УДАГ-01И
осуществляется сменным фильтрующим картриджем. Это обеспечивает эффективность сорбции
как молекулярного йода-131, так и его органической формы. Каналы контроля ОА аэрозолей и
йода также дублированы.
При контроле аэрозолей, должен обеспечиваться изокинетический характер отбора пробы,
т.е. равенство линейных скоростей потоков в венттрубе и пробоотборной трубке. Это осуществляется при помощи специальных зондов в венттрубе и управляемых газодувок, скорость прокачки которых контролируется в зависимости от скорости потока выброса в венттрубе. Измерение
скорости потока производится при помощи ультразвуковых расходомеров, расположенных непосредственно в венттрубе. Измеренная скорость выброса используется также при расчете объемной активности выброса в венттрубу.
Данные об измеренных ОА передаются из устройств детектирования через соответствующие
шлюзы и преобразователи интерфейсов на устройства верхнего уровня - АРМ, пульты и дисплеи. Задание режимов работы СРКГАВ, прием, обработка, хранение и передача информации об
измеренных данных также осуществляется устройствами верхнего уровня.
Отметим особенности предлагаемой СРКГАВ:
- соответствие построения системы и оборудования требованиям международных стандартов;
- наличие отдельного аварийного канала контроля ОА ИРГ;
- пробоподготовка для аварийного канала ИРГ с переключамыми аэрозольно-йодными
фильтрами высокой активности с параллельным контролем МЭД гамма-фона;
- подогрев пробы аварийного канала для снижения погрешности измерения ОА от температуры пробы;
- наличие отдельных АРМ и пультов управления для каналов ИРГ класса 3Н (категории B);
- дублирование технических средств основных каналов контроля ОА ИРГ, аэрозолей, йода;
- наличие отдельных прокачивающих устройств в каждом из измерительных каналов с регулируемым расходом, пропорциональным расходу в венттрубе;
- контроль расхода в венттрубе при помощи дублированных ультразвуковых расходомеров;
- снижение потерь при транспортировке пробы в линиях (внутреннее покрытие труб из фторопласта и др.).
При размещении оборудования СРКГАВ на АЭС необходимо учитывать, что в настоящее
время, в существующих АСРК, часть оборудования, требующего периодического обслуживания,
размещено в необслуживаемых помещениях, а некоторое и в помещениях с высоким гаммафоном. Необходима тщательная проработка с проектной организацией размещения оборудования АСРК в доступных для эксплуатации помещениях.
В свете гармонизации нормативной базы России и международных ядерных институтов и
предполагаемого введения ряда международных стандартов в качестве национальных, актуальными задачами являются:
- применение современных технических средств РК ГАВ в венттрубу АЭС;
- разработка соответствующего методического обеспечения контроля – методик выполнения
измерений (МВИ) и контроля (МВК).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р
2. ПНАЭ Г-01-011 – Общие положения по обеспечению безопасности на АЭС. Москва, 1997.
3. Сивоконь В.П., Ракитин И.Д., Шумов С.А. // Ядерные информационно-измерительные технологии,
№4 (28), 2008, с.43
4. СП 2.6.1.24-03 - Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС03)
5. Safety Standards Series No.NS-R-1, IAEA: Safety of Nuclear Power Plants: Design
6. IEC 61226: Classification of instrumentation and control functions
7. IEEE Std 603-1998: IEEE Standard Criteria for Safety Systems for Nuclear Power Generating Stations
8 IEC 60761-1 Equipment for continuous monitoring of radioactivity in gaseous effluents, Part 1, General
requirements, 2002
9 IEC 60761-2 Equipment for continuous monitoring of radioactivity in gaseous effluents, Part 2, Specific
requirements for radioactive aerosol monitors including transuranic aerosols, 2002
10 IEC 60761-3 Equipment for continuous monitoring of radioactivity in gaseous effluents, Part 3, Specific
requirements for radioactive noble gas monitors, 2002
11 IEC 60761-4 Equipment for continuous monitoring of radioactivity in gaseous effluents, Part 4, Specific
requirements for radioactive iodine monitors, 2002
12 Информационно-справочные листы ОАО "ПЗИ", 2009