Введение к работе
Актуальность работы. Первое десятилетие XXI века характеризуется интенсивным развитием атомной энергетики в России и в мире: строятся и вводятся в действие новые энергоблоки; разрабатываются инновационные ядерные технологии; ведется проектирование и строительство кораблей и судов с ядерными установками, что обусловлено ростом энергопотребления и цен на ископаемые виды топлива.
Однако авария на атомной станции «Фукусима-1» еще раз продемонстрировала, что успешное развитие и использование атомной энергетики связано с рядом проблем, важнейшей из которых является безопасность ядерных установок.
Анализ безопасности ядерной установки представляет собой исследование комплексного свойства сложной системы и требует системного подхода. Системность в исследовании безопасности ядерных установок достигается применением детерминистского и вероятностного анализа. Вероятностный анализ, дополняя детерминистский анализ безопасности, моделирует глубокоэшелонированную защиту во взаимосвязи всех ее уровней и компонентов и обеспечивает выявление «слабых звеньев» в технических решениях и регламенте эксплуатации ядерной установки с определением мер по совершенствованию безопасности.
Вероятностный анализ безопасности (ВАБ) представляет собой трудоемкий итерационный процесс. Разработка в ходе ВАБ логико-вероятностной модели ядерной установки, включающей десятки тысяч элементов, и ее исследование возможны только с помощью современных компьютеров и соответствующего программного обеспечения. Фактически, развитие методов вероятностного анализа безопасности напрямую связано с разработкой и внедрением программных средств.
В настоящее время программно-методическое обеспечение ВАБ, реализованное в соответствующих программных средствах, практически полностью определяет методы, которые используются и будут
использоваться для решения подавляющего числа задач вероятностного анализа. Вместе с тем практика обоснования безопасности атомных станций в России, сложившаяся за последние годы, показывает, что для выполнения вероятностного анализа безопасности зачастую используется зарубежное программно-методическое обеспечение. Подобная практика ведет с одной стороны к появлению зависимости от иностранных разработчиков при обеспечении ядерной и радиационной безопасности отечественных объектов использования атомной энергии, а с другой стороны использование зарубежного программно-методического обеспечения ограничивает развитие потенциала отечественных специалистов в области методологии и совершенствования алгоритмов решения задач ВАБ.
Для транспортных ядерных установок достигнутый уровень надежности (безотказности) является одним из основных показателей, определяющих способность установки выполнять свое функциональное назначение. Оценка и обоснование уровня надежности транспортных ядерных установок в процессе проектирования требует наличия быстродействующих программно-методических средств, позволяющих выполнять многочисленные вариантные расчеты надежности функционирования установки.
Таким образом, актуальной в научном и практическом плане представляется задача разработки программно-методического обеспечения для выполнения вероятностного анализа безопасности и обоснования надежности ядерных установок и их оборудования и выполнение исследования надежности и безопасности ядерных установок с использованием разработанного программно-методического обеспечения.
Цель работы заключается в разработке способов анализа и обоснования надежности и безопасности, повышении надежности и безопасности стационарных и транспортных ядерных установок.
Для достижения указанной цели решаются следующие задачи: - разработка и верификация программных комплексов для анализа безопасности вероятностными методами;
разработка расчетных моделей анализа надежности систем безопасности;
разработка и верификация программ для обоснования надежности транспортных ядерных установок и их оборудования;
исследование надежности и безопасности транспортных и стационарных ядерных установок с использованием программно-методического обеспечения, разработкой технических и организационных мер по повышению их надежности и безопасности.
Методы исследования. При выполнении исследования использованы методы исследования сложных систем, базирующиеся на теории вероятностей и математической статистике, математической логике и теории надежности, а также методах оптимизации и математического моделирования.
Научная новизна работы состоит в том, что:
Разработаны и верифицированы расчетные модели и алгоритмы, позволившие впервые в отечественной практике реализовать программно-методические средства для вероятностного анализа безопасности и предназначенные для исследования и обоснования безопасности ядерных установок при проектировании и эксплуатации.
Разработаны и верифицированы алгоритмы, позволяющие выполнять анализ структурной надежности транспортных ядерных установок, оценку надежности их оборудования и предназначенные для обоснования надежности транспортных ядерных установок при проектировании.
Разработаны и исследованы интегральные логико-вероятностные модели первого плавучего энергоблока с РУ КЛТ-40С, ЯЭУ нового универсального атомного ледокола, энергоблока № 3 Белоярской АЭС с РУ БН-600, позволившие выполнить системную оценку их безопасности и предназначенные для обоснования безопасности данных ядерных установок при сооружении и эксплуатации.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
Программные комплексы для выполнения ВАБ CRISS внедрены в практику выполнения вероятностных анализов безопасности в ОАО «ОКБМ Африкантов» и ОАО «Головной институт «ВНИПИЭТ»;
Программы для обоснования надежности транспортных ядерных установок и их оборудования «АНИС» и «СТАН» внедрены и используются в ОАО «ОКБМ Африкантов» для выполнения проектных разработок и мониторинга эксплуатации;
Результаты выполненных исследований включены в конструкторскую документацию по обоснованию надежности и безопасности плавучей атомной станции с РУ КЛТ-40С, РУ РИТМ-200 для универсального атомного ледокола, энергоблока атомной станции с РУ БН-600.
Обоснованность положений, сформулированных в диссертации обеспечивается аналитическим обоснованием моделей и методов на основе теории вероятностей и теории надежности и подтверждается согласованностью используемых методологии и подходов с применяемыми в отечественной и мировой практике, накопленным опытом проектирования установок различного типа и назначения, использованием современных достижений в области исследования надежности и безопасности.
Программные комплексы CRISS 4.0 и 5.1 аттестованы Советом по аттестации программных средств Ростехнадзора (аттестационные паспорта № 212 от 01.03.2006 г. и № 291 от 14.04.2011 г.).
Личный вклад автора в публикациях, опубликованных в соавторстве, заключается в следующем. Автору принадлежат:
в публикациях [1 - 5], [8], [11], [12], [14], [16] - разработка алгоритмов и реализация программных комплексов для вероятностного анализа безопасности ядерных установок;
в [2], [4], [7], [9] - разработка расчетных моделей для анализа надежности систем и их реализация в программном комплексе CRISS;
в [1], [5], [7], [11], [12] - разработка матрицы верификации, проведение
верификации и аттестации программных комплексов CRISS;
- в [6] - разработка алгоритмов и реализация программных средств для обоснования надежности транспортных ядерных установок и их оборудования - «АНИС» и «СТАН». Положения, выносимые на защиту:
Расчетные модели и алгоритмы, реализованные в программно-методических средствах для вероятностного анализа безопасности и результаты их верификации.
Алгоритмы, реализованные в программно - методических средствах для анализа и обоснования надежности транспортных ядерных установок.
Результаты исследований и обоснований надежности и безопасности, технические и организационные меры, направленные на обеспечение и повышение надежности и безопасности стационарных и транспортных ядерных установок с использованием вероятностных методов.
Апробация результатов работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих научно-технических семинарах и конференциях: «Практика разработки ВАБ и использования их результатов для действующих и проектируемых АЭС с ВВЭР» (г. Москва, 2002 г.), «Подводное кораблестроение в России. Состояние, проблемы, перспективы» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.), III Всероссийской молодежной научно -техническая конференции «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2004 г.), IX и X Международных конференциях «Безопасность АЭС и подготовка кадров», (г. Обнинск, 2005 г. и 2007 г.), Межотраслевом семинаре для молодых специалистов «50 лет атомному ледокольному флоту России. Опыт создания, эксплуатации и перспективы развития» (г. Нижний Новгород, 2009 г.), Седьмой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» (г. Москва, 2010 г.), научной сессии НИЯУ МИФИ (г. Обнинск, 2011 г.), Молодежной отраслевой научно-технической конференции «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем» (г. Нижний Новгород, 2011 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 20 отчетах о НИР и в 16 печатных работах. Из них 2 статьи в научно-технических журналах, 2 свидетельства Роспатент об официальной регистрации программы для ЭВМ, 9 публикаций в сборниках трудов и материалов научно-технических конференций, в том числе Всероссийских и Международных, 3 статьи в Годовых отчетах о научно-технических работах ОАО «ОКБМ Африкантов».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований, в том числе 35 работ с участием автора. Общий объем работы составляет 190 страниц, основной текст изложен на 178 страницах, содержит 14 рисунков и 18 таблиц.
![Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс]](/i/i/4381/168311.png "Разработка методов, моделей и алгоритмов прогнозирования и донозологической диагностики кожных болезней, имеющих представительство на проекционных зонах, с использованием нечеткой логики принятия решений и рефлексодиагностики [Электронный ресурс] Ходеев Денис Владимирович")
