Зеленая энергия - популярно об экологии, химии, технологиях

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Библиотека Безопасность АЭС экология Отказы по общей причине, внешние и внутренние воздействия

Отказы по общей причине, внешние и внутренние воздействия

Как было показано выше, резервированная система элементов существенно более надежна по сравнению с одним элементом при условии, что элементы отказывают независимо друг от друга. Однако если у элементов могут произойти отказы по общей причине, например из-за общего производственного дефекта, то такая система незначительно надежнее отдельного элемента.

Отказы по общей причине — это отказы нескольких элементов в одной или разных системах, возникающие в результате одного внутреннего или внешнего воздействия, отказа устройства или ошибки человека в процессе создания или эксплуатации систем.

В качестве, примера отказа по общей причине укажем отказ двух каналов аварийной подпитки ПГ при автоматическом их включении во время известной аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд», когда оказались ошибочно закрытыми задвижки в указанных каналах.

На одной из АЭС во время моделирования потери внешнего электропитания не сработало автоматическое включение четырех дизель-генераторов. По предварительным данным, отказ обусловлен неправильной установкой переключателей, расположенных вне пульта управления. На Чернобыльской АЭС имела место блокировка ряда систем безопасности из-за принятия персоналом неправильного решения в нарушение регламента.

Таким образом, в процессе анализа безопасности (как вероятностного, так и детерминистского) могут быть допущены серьезные просчеты, если все отказы оборудования и систем рассматривать как независимые события. Поэтому значительные усилия при анализе путей развития аварий и оценке надежности систем безопасности должны быть направлены на выявление потенциально возможных отказов по общей причине.

Классификация отказов

Отказы по общей причине могут происходить вследствие наличия определенного фактора общности для рассматриваемых систем или устройств: места расположения, условий работы, вспомогательных систем, способа технического обслуживания, материалов и др.

Возможные источники отказов по общей причине перечислены ниже.

Отказы, обусловленные внешним или внутренним воздействием. Внешние воздействия: землетрясение, падение самолета, ударная волна, молния, экстремальные температуры или осадки и др.

Внутренние воздействия: пожар, взрыв газа, воздействие пара и горячей воды, воздействие летящих предметов, гидравлический удар в контуре, колебания трубы после разрыва, скачки тока или напряжения, разрушение строительных конструкций.

Структурно-функциональные отказы. Отказ общей подсистемы (общего элемента).

Отказ системы (элемента), от которой зависит функционирование рассматриваемых систем (элементов), например управляющей или обеспечивающей системы.

Отказы общего вида. Общность конструкции: недостаточная эффективность системы из-за недостаточных знаний о процессах в установке; ошибка в конструкции, в том числе несогласованность в работе узлов; использование материалов недостаточного качества, несоответствие заданным показателям долговечности; ошибка в технической документации; ошибка в изготовлении.

Общность условий работы: температура, давление, вибрация, коррозия, загрязнение (в том числе попадание посторонних предметов), радиационное излучение, статическое электричество, замерзание, электромагнитное поле.

Отказы вследствие ошибок персонала. Общность способов наладки, калибровки приборов, технического обслуживания, проверки работоспособности, ремонта, управления системами: ошибки при монтаже, недостатки инструкции или организации работ, ошибки персонала при проведении работ (неправильные действия или пропуск действий).

Целью анализа отказов по общей причине является не только учет их при обеспечении безопасности, но и главным образом определение мер предотвращения отказов.

Виды внешних и внутренних воздействий, характер последствий и меры защиты от них будут рассмотрены ниже. Кроме того, как уже было отмечено, отказы по общей причине могут быть обусловлены отказами оборудования, ошибками персонала в процессе управления, проверок работоспособности и технического обслуживания оборудования, воздействием возникающих при аварии окружающих условий.

В аварии с потерей теплоносителя выход из строя системы аварийного охлаждения и активной, системы понижения давления в ЗО происходит по общей причине при отказе системы надежного электроснабжения {структурно-функциональный отказ).

Принципиальное значение имеет исследование исходных событий, затрагивающих все три барьера радиационной безопасности: твэлы, герметичный первый контур, 30. Примером такого события является разрыв трубопровода первого контура. При' этом наряду с разрушением второго барьера безопасности создаются неблагоприятные условия работы твэлов и, как следствие, происходит частичный отказ первого барьера, даже если сработает система аварийного охлаждения. Выброс пара в 30 с повышением давления в ней, возможное образование летящих предметов создают потенциальную опасность разрушения третьего барьера безопасности. Таким образом, особое внимание должно быть обращено на выявление аварийных ситуаций, затрагивающих несколько барьеров безопасности и организацию надлежащей защиты указанных барьеров.

Специальное исследование необходимо для выявления ошибок персонала, которые могут привести к зависимым отказам оборудования и систем. Потенциальную опасность представляют ошибочная блокировка персоналом прохождения аварийного сигнала в управляющей системе на включение системы безопасности, ошибочное неподключение исполнительной системы к реакторной установке,после проведения технического обслуживания или проверок, преждевременное отключение системы безопасности и др. Для исключения отказов указанного вида целесообразно использование при формировании важнейших аварийных сигналов таких параметров, по которым не требуется блокировка из условий эксплуатации. В тех случаях, когда без блокировки не удается обойтись, например в режиме пуска, необходимо использование автоматического снятия блокировки после выхода в заданный режим работы. Аналогичным образом управляющая система безопасности должна исключать техническими средствами возможность длительного пребывания ее в состоянии режима проверок.

В целом устранение отказов по общей причине предполагает введение специальных мер по исключению различных видов зависимостей между системами, каналами, устройствами.

Важнейшим методом защиты системы от отказов с общей причиной, обусловленных воздействием возникающих при аварии окружающих условий, является разделение каналов системы с размещением их в независимых помещениях. Естественным методом защиты от влияния окружающей среды является, с одной стороны, ослабление воздействующих на систему факторов: температуры, давления и др., а с другой стороны, разработка оборудования с необходимыми запасами прочности.

Отказы по общей причине из-за общности конструкции, технического обслуживания, проверок предотвращаются использованием систем и устройств разного принципа действия, организации срабатывания исполнительных устройств по параметрам разной физической природы, организацией независимых проверок систем, в том числе с привлечением различных исполнителей. Проверка каналов должна осуществляться без ввода связей в систему.

Внешние воздействия на АЭС

В проекте атомной станции необходимо учитывать различные взаимодействия между станцией и окружающей средой, включая воздействия характерных для площадки АС природных явлений и событий, связанных с деятельностью человека.

Примеры природных явлений и событий, связанных с деятельностью человека, представлены ниже.

Природные явления:

  • землетрясение (разрушение сооружений и коммуникаций, повреждение оборудования, приборов и др.);
  • смерч (разрушение сооружений и др.);
  • высокий уровень грунтовых вод, наводнение (затопление важных для безопасности систем и др.);
  • высокая температура (нарушение условий работы УСБ, эффективности поглотителей тепла и др.);
  • низкая температура (нарушение функционирования поглотителей тепла, систем вентиляции);
  • молния (взрыв газа, пожар, обесточивание);
  • обвал, оседание грунта (разрушение систем, коммуникаций);
  • большое количество осадков (разрушение сооружений, затопление).
  • События, связанные с деятельностью человека:
  • падение самолета (сотрясение грунта, летящие предметы, пожар и др.);
  • взрыв на промышленном предприятии, транспортных средствах и других объектах (ударная волна и др.);
  • выбросы химических отходов (появление взрывоопасных или токсичных газов).

Конструкции, системы и узлы, важные для безопасности, должны проектироваться с таким расчетом, чтобы можно было безопасно остановить реактор и затем поддерживать его в под-критическом состоянии, отводить остаточные тепловыделения, а любые выбросы радиоактивных веществ поддерживать в приемлемых пределах.

Должны быть рассмотрены те сочетания вызванных деятельностью человека событий, природных явлений, эксплуатационных отказов оборудования и ошибок оператора, которые с большой  вероятностью  могут произойти зависимо друг от друга.

Необходимо учитывать все возможные последствия этих воздействий и, где необходимо, делать допущение на ухудшение функционирования систем.

Остановимся на двух видах воздействий: землетрясение и. падение самолета.

Сейсмическое воздействие

Если сейсмические нагрузки не учтены или недооценены, то неизбежны многочисленные нарушения и отказы по общей причине.

Анализ последствий землетрясений показывает, что большое влияние они могут оказать на различного "рода оборудование, сети, коммуникации. Серьезным повреждениям подвергаются трубопроводные системы. Короткое замыкание в кабельных сетях из-за нарушения изоляции часто приводит к их возгоранию. Тяжелое оборудование может быть сорвано со своих фундаментов. Наиболее чувствительным к землетрясениям оказывается электрооборудование. Сильным нарушением подвержены приборы, которые, как правило, полностью выходят из строя.

При проектировании АС учитывается два типа землетрясений: проектное и максимальное расчетное (МРЗ).

Проектное землетрясение — это землетрясение со средней повторяемостью до 100 лет. При проектном землетрясении АС должна сохранять работоспособность в течение определенного времени.

Все сооружения, системы и оборудование, важные для безопасности, должны быть рассчитаны на землетрясение со средней повторяемостью до 10 000 лет — максимальное расчетное землетрясение. При анализе МРЗ наряду с собственно сейсмическим воздействием на важное для безопасности оборудование должны быть учтены разрушение несейсмостойких систем и сооружений (например, системы внешнего электроснабжения), появление летящих предметов и другие вторичные эффекты.

При анализе безопасности следует учитывать и сильное психологическое воздействие землетрясения на персонал АЭС, который в течение длительного времени может оказаться неспособным участвовать в обеспечении безопасности, и, следовательно, все необходимые для обеспечения безопасности действия должны выполняться автоматически.

Падение самолета на АС

В густонаселенных районах с интенсивным воздушным сообщением необходимо учитывать в качестве исходного события падение самолета на АС, вероятность которого в течение года оценивается величинами 10-8. Так, при проектировании AЭС, располагаемой вблизи большого населенного пункта, рассматривается падение самолета массой 20 т со скоростью 700 км/ч и площадью приложения нагрузки 7 м2.

Анализ постулируемой авиационной катастрофы проводится для определения ее последствий и мер, требуемых для сведения этих последствий к приемлемому уровню. Авария такого рода потенциально может вызвать воздействия, аналогичные землетрясению, и требует соответствующих мер защиты. Необходимо учитывать прямое разрушение важных для безопасности систем летящими предметами, вторичные эффекты, возгорание топлива, взрыв и т. д. Защиту от удара самолета можно обеспечить либо с помощью конструкций, способных выдерживать воздействие удара, либо с помощью физического разделения и резервирования.

Для защиты реактора и ряда важных для безопасности систем предусматривается 30. Альтернативное решение возможно при использовании железобетонной шахты реактора с перекрытиями и пространственного разнесения каналов систем безопасности с разделением их строительными конструкциями, способными выдерживать удар падающего самолета.

При выборе способов физического разделения решающим фактором может быть учет распространения пожара, вызванного возгоранием вытекшего авиационного топлива.

Пожар на АЭС

Одним из наиболее опасных источников аварий на АС является пожар, возникновение которого характеризуется относительно высокой частотой. Пожар может быть следствием как внешних воздействий, так и внутренних нарушений и сопровождаться массовым выходом из строя важного для безопасности оборудования, и в первую очередь управляющих систем, систем электроснабжения, а также воздействием на. персонал неблагоприятных факторов (высокая температура, дым), препятствующих выполнению персоналом корректирующих действий.

Наиболее часто пожары на АС возникают в системе газоудаления, масляных системах, системе электрических кабелей, на дизель-генераторах, трансформаторах, угольных фильтрах.

Источниками пожаров являются взрыв газа, короткое замыкание электрических кабелей, попадание масла на горячие участки оборудования, ошибки персонала при обращении с огнем в процессе ремонтных работ, проверок систем.

Предусматриваются три уровня защиты от пожаров (защита в глубину):

  • предотвращение возникновения пожаров;
  • быстрое обнаружение пожара и его ликвидация;
  • пожаробезопасное исполнение систем безопасности.

Очевидно, что наилучшим является первый уровень, однако существует необходимость и в двух других.

Для предотвращения пожара предусматриваются следующие меры:

  • использование при проектирования станции главным образом негорючих или огнестойких материалов;
  • проектирование и сооружение систем таким образом, чтобы их работа или выход из строя не приводили к пожару;
  • защита важных для безопасности системы от таких явлений (взрыв газа, удар молнии и др.), которые могут вызвать пожар;
  • исключение из зоны, где находятся важные для безопасности системы, горючих материалов или использование и хранение их под строгим контролем;
  • проведение под строгим контролем всех работ, способных вызвать пожар (сварочные работы и др.).

Для ограничения последствий пожара должны быть предусмотрены специальные системы обнаружения и тушения пожара. Указанные системы должны проектироваться и размещаться таким образом, чтобы выход их из строя или ложное срабатывание не приводили к отказу систем и устройств, важных для безопасности.

Пожаробезопасное исполнение систем безопасности предполагает размещение каналов систем в независимых помещениях с огнестойкими проходками через стены (физическое разделение каналов). Предотвращение повреждений кабелей независимых каналов системы при пожарах обеспечивается исключением общих входов и выходов для кабельных сооружений различных каналов, исключением открытой прокладки кабелей одного канала по кабельным сооружениям другого канала.

Летящие предметы

При оценке опасности отказа любого оборудования (разрыв трубопровода при МПА и др.) должны быть рассмотрены возможность возникновения летящих предметов и последствия их воздействия, если не будет показано, что:

  • вероятность возникновения летящего  предмета  мала и  отсутствует необходимость рассмотрения последствий его воздействия;
  • вероятность возникновения летящего предмета относительно велика, но вследствие принятых мер последствия его воздействия будут приемлемыми с точки зрения безопасности.

В процессе рассмотрения должны быть выявлены все источники, обладающие достаточной энергией для образования летящих предметов. При этом учитываются: последствия отказа самого оборудования; разрушения в результате удара летящего предмета по мишени (первичные эффекты); разрушения (если таковые будут) в результате вторичных эффектов.

Источники летящих предметов:

разрыв оборудования, работающего под давлением: сосудов; заглушек; клапанов; трубопроводов; выброс рабочего органа СУЗ; разрушение оборудования, имеющего вращающиеся узлы (турбины, генераторы, насосы и др.); взрыв скопившегося газа в оборудовании или в помещении; взрыв баллона с сжатым газом.

Вторичные эффекты:

выброс радиоактивных продуктов; вторичные летящие предметы; пожар; затопление, запаривание помещений; повреждения в электросистеме; падающие предметы.

Защита от летящих предметов строится путем снижения вероятности: образования летящего предмета; воздействия летящего предмета на систему, важную для безопасности; неприемлемого повреждения системы в результате первичных или вторичных эффектов. Наилучший подход при проектировании состоит в том, чтобы исключить образование летящих предметов (сделать приемлемо" малой первую из указанных вероятностей). Широко используемым решением является отделение важных для безопасности систем от источников летящих предметов физическими барьерами (экраны, расположение в разных, помещениях и др.). В общем случае может потребоваться комбинация перечисленных выше способов защиты.

Взрыв газа

Значительные повреждения оборудования и систем реакторной установки, локализующих помещений АС могут возникнуть при взрыве газа. В установках с водяным теплоносителем определенную опасность представляет накопление взрывоопасных концентраций водорода.

Защита обеспечивается организацией процессов, в том числе водно-газового режима, без выделения взрывоопасных газов, организацией контроля за их концентрацией в помещениях и контурах установки, вентиляцией помещений.

Затопление

Установки с водяным теплоносителем характеризуются наличием большого количества воды в контурах, а также специальных запасов для аварийного отвода тепла. В связи с этим должны быть приняты специальные меры защиты от отказов по общей причине, обусловленных затоплением в случае разрушения трубопроводов или баков с запасом воды. Управляющие системы, системы надежного электроснабжения целесообразно не располагать в зонах потенциального затопления или по крайней мере предусмотреть организованный отвод воды при разгерметизациях сосудов, исключающий ее попадание на вышеуказанные системы.

Запаривание помещений, нарушение условий эксплуатации систем

При разгерметизации трубопроводов с горячим теплоносителем необходимо учитывать запаривание помещений, которое может привести К'потере изоляции электрооборудования и коротким замыканиям, выходу из строя аппаратуры вследствие повышения температуры, влажности и давления. Указанные факторы также препятствуют выполнению персоналом корректирующих действий по обеспечению безопасности. Выход из строя УСБ может иметь место при недопустимом повышении температуры в помещениях.

 

Интересно знать

Департамент энергетики США отобрал 37 исследовательских проектов в области хранения энергии, энергии биомассы, захвата диоксида углерода и ряда других направлений. Среди них - новые металловоздушные батареи на основе ионных жидкостей с плотностью энергии превышающей в 6-20 раз плотность энергии обычных литиевых аккумуляторов, а так же проект по получению бензина непосредственно из солнечного света и CO2 используя симбиоз двух микроорганизмов.

мобил 208л mobil 5w 50 киев, Украина
 
Карта дверна купить запчасть 6L4867012AQSPH Skoda Audi Volkswagen Seat
 
bitcoin hide funds
 
download lagu mp3 skul