Введение к работе
Актуальность проблемы
Повышение безопасности эксплуатации атомных станций в последнее десятилетие приобрело первостепенное значение и решение этой важном народнохозяйственной задачи во многом определяет дальнейшие пути развития атомной энергетики.
В настоящее время общепризнанно, что атомные станции относятся к наиболее ответственным с экономической, экологической и социальной точек зрения объектам и обеспечению их надежности и безопасности должно быть уделено первостепенное внимание. Безопасность станции (в частности ядерная и радиационная) рассматривается как ее самостоятельное свойство, которой обеспечивается своими особыми средствами не только в условиях нормальной эксплуатации, а главное - в аварийных ситуациях и при чрезвычайных событиях природного типа или- технологического характера: землетрясениях, падениях самолета, пожарах и тому подобное.
Радиационная безопасность АЭС и, в конечном итоге, защита окружающей среды от распространения в ней радионуклидов, накопленных в процессе работы реактора, . обеспечивается соответствующими конструктивными решениями энергетической установки и станции, а так же комплексом технических и организационных мероприятий. Важнейшим, этапом этих мероприятий является оценка прочности и надежности конструкций АЭС, образующих инженерный комплекс средств защиты окружающей среды (барьеров безопасности и обслуживающих их систем) с учетом возможных землетрясений - задачи, методы решения которой во многом отличаются от традиционных способов, применяемых для промышленных и гражданских объектов.
Актуальность и сложность учета сейсмических воздействий применительно к АЭС связана прежде всего со следующими основными обстоятельствами:
- особая ответственность объекта;
- особое значение оборудования для обеспечения условий безопасной
эксплуатации и охраны окружающей среды;
- существенная роль случайных и неопределенных факторов;
возможность возникновения отказов по общим причинам (комплексных последствий землетрясений), и как результат - неэффективность традиционных способов и средств защиты, ориентированных главным образом на внутренние аварии;
о необходимости детального изучения проблемы свидетельствуют также кйыстрофическиё последствия ряда сильных землетрясений за последнее десятилетие-как у нас, так и за рубежом
Все вышеперечисленное подтверждает важность разработки подобной комппвкснои методологии и для других сложных и ответственных инженерных обье'ктов.
Цель диссертационной работы - разработка системного подхода и методов его практической реализации для вероятностного анализа безопасности атомных станций с учетом сейсмического фактора.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи
разработана методология вероятностного анализа безопасности АЭС с учетом сейсмических воздействий,, основанная на анализе выполнения техническими средствами защиты окружающей среды во время и после прохождения землетрясений требуемых функций по обеспечению безопасности,
- выполнен анализ роли и места сейсмического фактора при выполнении
ьеротносгных оценок безопасности АЭС , предложены способы учета
ошхастических зависимостей между элементами ( системами) и выбора моделей
сейсмических воздействий на сооружения АЭС;
предложены прикладные методики оценки надежности грунтовых оснований, строительных конструкций и технологического оборудования сооружений в составе атомных станций с учетом эксплуатационных и сейсмических нагрузок,
выполнен комлпекс расчетно-теоретических исследований по получению количественных оценок надзжности отдельных . систем и характерных сооружений ( элементов барьеров безопасности и обслуживающих их систем ) с учетом сейсмического "фактора,
; выполнен вероятностный анализ влияния землетрясений на безопасность двух типов АЭС с водным теплоносителем первого контура
Научная новизні! исследований заключается в решении важной народнохозяйственной задачи - разработке общей методологии и практических
методов . прогнозирования влияния землетрясений на безопасность эюммы» станций. Научный вклад автора заключается в следующем
1) разработаны методические основы для вероятностного анализа
безопасности АЭС с учетом всех возможных за срок ее эксплуатации на конкретной
площадке строительства землетрясений,
-
решен ряд задач, описывающих динамическое взаимодействие сооружения с грунтовым основанием при наличии случайных факторов с использованием апробированных моделей сейсмического процесса и системы сооружение - основание;
-
разработаны методики оценки надежности грунтовых оснований строительных конструкций и оборудования при сейсмических воздействиях, основанные на развитии линейно-спектрального ( нормативного ) подкода и предложена методика оценки степени повреждаемости конструкций в результат землетрясений с использованием метода предельного равновесия,
-
применительно к АЭС РБМК получены количественные оценки надежности трубопроводов первого контура ( второго барьера безопасности ) с учетом сейсмических воздействий,
5) выполнена оценка надежности некоторых характерных систем
технического водоснабжения атомных ст?нций при возможных землетрясениях,
6) для двух типов АЭС ( с канальным реактором РБМК - 1500 и корпусным
ре.зктором ВВЭР - 1000 ) с использованием конкретной сейсмологической и
геологической информации, разработанного подхода и методик оценен возможный
вклад землетрясений в интегральные показатели безопасности
Практическая ценность диссертации заключается в следующем
- на основе системного подхода разработана общая методология получения
вероятностных оценок безопасности атомных станций с учетом сейсмического
фактора ,
полученные решения уравнений, описывающих динамическое взаимодействие сооружения с основанием с учетом случайных факторов позволяют получать сравнительные оценки надежности в условиях существенной неполноты исходной информации,
- разработаны методики оценки надежности основных подсистем сооружений
с учетом сейсмических воздействий, (соторые могут быть использованы совместно с
' . 5
распространенными вычислительными комплексами ( МИРАЖ, ДРАКОН, COSMOS. ANSYS и др ),
разработана методика вероятностного анализа влияния как сейсмического, гак и иных возможных динамических факторов на множественное повреждение каналов уран-графитовых реакторов,
оценено влияние землетрясений на надежность основных трубопроводов контура многократной принудительной циркуляции РБМК - 1500.
получены количественные оценки надежности двух систем. ТВС АЭС позволяющие проанализировать преимущества того или иного технического усовершенствования с точки зрения повышения безопасности станции,
- получены количественные вероятностные оценки безопасности с учетом
сейсмических воздействий для двух блоков АЭС ра.аличного типа, позволяющие
научно обосновано выбрать пути, методы, инженерные и организационные
мероприятия для снижения негативного влияния землетрясений на безопасность
АЭС. риск для населения и окружающей среды
Основные результаты н«учных исследований были использованы при разработке проектов, исследовании и планировании мероприятий по повышению безопасности таких станций как Ленинградская. Смоленская, Игналинская АЭС с реакторами РБМК, Запорожская АЭС с реактором ВВЭР-1000 и ряде других объектов атомной энергетики и промышленности Отдельные результаты теоретических и расчетных исследований были также использованы при выполнении ряда международных проектов по Внебюджетной программе МАГАТЭ." Безопасность проектных решений РБМК * Комиссии Европейского сообщества на третьей фазе проекта " БАРСЕЛИНА "по вероятностному анализу безопасности Игналинской АЭС и при расширенном анализе безопасности той же станции, выполненному в 1995-96 гг '
В коллективе соавторов - сотрудников ГИ ВНИПИЭТ опубликованы техническое пособив ^*Д 8 14-84 " Обобщенные спектры ускорений реакторного отделения атомной станции с реактором РБМК-1500 " ( Препринт ВНИПИЭТ, Л 1984 ) и Руководство по безопасности для термоядерного (омплекса ИТЭР Requirements for assessment of seismic impact for ITER complex ( Safety guide )" ( VNIPIET. S-Pb , 1995)
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы
неоднократно обсуждены и одобрены на ряде Всесоюзных, российских, отраслевых и международных конференциях и совещаниях "Динамика оснований фундаментов и годэемных сооружений " ( Нарва. 1985). " Повышение надежности энергетических сооружений при динамических воздействиях" ( ДЭС-87, Москва. 1987 и ДЭС-95, С Петербург. 1995). " Сейсмостойкость энергетических сооружений " ( Усть-Нарва 1988), " Химическая технология и вопросы надежности эксплуатации "( Ленинград, 1988) " Dynamik of structures -89 " ( Карловы Вары. Чехословакия 1989 ), SMiRT - 11 ( Токио Япония ). советско - английском семинаре " Применение теории риска в оценке сейсмостойкости АЭС " ( Балаковская АЭС. 1991). научно-технической конференции Ядерного общее іва в 1993 г ( Н Новгород ). Международных консультативных совещаниях по Внебюджетной программе МАГАТЭ ( Десногорск Смоленская АЭС. 1992 Москва январь и октябрь 1994. Сосновый Бор Ленинградская АЭС. 1995 ) Совещании руководителей рабочих . групп МП " Безопасность проектных решений и эксплуатации АЭС с реакторами РБМК " ( Москва. 1992 ) и совещаниях рабочих групп по этому проекту ( Снечкус, Литва Игналинская АЭС. 1993. Рим. Италия, 1993, Хельсинки. Финляндия, 1994. Мссква.1995. Сосновый Бор, Ленинградская АЭС, 1995),Международном семинаре " Уроки Чернобыля Технические аспекты "( Десногорск, Смоленская АЭС) и ряде других
Публикации По теме диссертации автором опубликовано свыше 35 научных работ
Объем работы Диссертация состоит из введения, восьми глав . выводов 195 использованных источника Работа содержит страниц текста, включая таблицы и 21 рисунок
