Использование системы «черный ящик» на энергоблоках АЭС

Установка системы “Черный ящик” на АЭС − одно из мероприятий, выполняемых в ходе продления срока эксплуатации энергоблока. Основная идея статьи выражается в необходимости использования системы “Черный ящик” для повышения безопасности энергоблока и АЭС в целом за счет возможности определения причин аварийных ситуаций и аварий, разработки мер по их устранению, а также их недопущению в будущем. Встатье описаны назначение, структурная схема, функции, цели создания системы “Черный ящик”.Также сделаны выводы о целесообразности использования системы “Черный ящик” на атомных электростанциях.

Ключевые слова: система “Черный ящик”, атомная электростанция, информация, авария, послеаварийный мониторинг, безопасность.

Для непрерывного мониторинга и индикации значений критических параметров, которые определяют границы безопасности в условиях проектных и запроектных аварий, на энергоблоках АЭС в настоящее время используются системы представления параметров безопасности (СППБ). СППБ является инструментом, помогающим оператору оценить состояние критических функций безопасности (КФБ) энергоблока и воспользоваться процедурами симптомно-ориентированных инструкций для выполнения действий, направленных на восстановление КФБ при обнаружении нарушений. Однако СППБ не обеспечивают контроль критических параметров в условиях тяжёлых аварий, к которым относятся запроектные аварии с тяжелым повреждением активной зоны, при котором превышен максимальный проектный предел повреждения тепловыделяющих элементов. В случае возникновения запроектных аварий, существующее оборудование информационных систем энергоблока АЭС не сможет выдержать условий протекания аварии, что может привести к потере информационной поддержки оперативного персонала, и, как следствие, оператор не сможет предпринять действия, направленные на перевод реакорной установки в безопасный режим.

К тому же, после аварии на АЭС “Фукусима”, Генеральной конференцией МАГАТЭ в сентябре 2011 года был утвержден План действий по ядерной безопасности МАГАТЭ [1], который включает в себя требования об усилении аварийной готовности на АЭС.

Это привело к необходимости создания системы, которая будет действовать независимо от других систем энергоблока и оборудование которой будет способно противостоять условиям любых аварий, не снижая при этом чувствительность и точность измерения, и поддерживать оперативный персонал достоверной информацией.

Эта функция возлагается на систему “Черный ящик”. С помощью системы «Черный ящик» при анализе аварийных ситуаций будет учитываться выданная оперативному персоналу и кризисной группе информация, на основании которой оценивалось состояние безопасности энергоблока, а также какие советы и рекомендации выдавались операторам блочного щита управления [2].

Назначениесистемы

Система “Черный ящик” предназначена для выполнения функций сбора, регистрации, хранения и предоставления доступа к информации о параметрах энергоблоков АЭС в аварийных и послеаварийных условиях проектных и запроектных аварий.

Система “Черный ящик” должна обеспечивать запись и сохранение данных о работе энергоблоков за период не менее 8 часов до аварии, на протяжении всей аварии и не менее 12 часов после аварии.

Цели создания системы

Разработка системы “Черный ящик” осуществляется с целью повышения безопасности энергоблоков и АЭС в целом за счет возможности определения причин аварийных ситуаций и аварий, разработки мер по их устранению, а также их недопущению в будущем.

Использование на энергоблоках АЭС системы “Черный ящик” обеспечит:

-        повышение безопасности и эффективности работы энергоблоков за счет:

·           предоставления персоналу достоверной и полной информации о причинах и параметрах протекания аварийных ситуаций;

·           установления фактического алгоритма работы систем безопасности и систем, важных для безопасности, включая системы контроля и управления;

·           выявления отклонений от штатных алгоритмов работы систем, контроля и регистрации действий персонала;

-        создание автоматизированного многолетнего архива данных по эксплуатации энергоблоков АЭС в условиях развития аварийных ситуаций и послеаварийной работы;

-        возможность дальнейшего расширения функций по комплексному анализу эксплуатации энергоблоков АЭС;

-        реализацию требований норм и правил по ядерной и радиационной безопасности.

Структура системы

Функциональная структура системы “Черный ящик” должна состоять из трех уровней иерархии:

-        уровень ввода данных от систем-источников;

-        уровень концентрации данных;

-        уровень регистрации и представления данных.

На уровне ввода данных должны быть реализованы:

-        прием данных от систем-источников данных энергоблока;

-        хранение ограниченного объема принятых данных;

-        представление данных;

-        передача данных на уровень концентрации данных.

На уровне концентрации данных должен выполняться сбор и концентрация данных, принимаемых от технических средств уровня ввода данных, а также данных от автоматизированной системы контроля радиационной обстановки и вычислительного комплекса центра технической поддержки.

На уровне регистрации и представления данных должен выполняться прием данных от технических средств уровня концентрации данных, их долговременное хранение и обеспечение к ним доступа.

Функциональная структура системы “Черный ящик” приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Функциональная структура системы “Черный ящик”

Каждому уровню иерархии должен соответствовать комплекс программных и технических средств.

Комплекс программных и технических средств уровня ввода данных должен включать:

-        шлюз связи с системами-источниками данных, обеспечивающий прием данных от систем-источников;

-        оптоволоконную линию связи, которая обеспечивает соединение сегмента локальной вычислительной сети с сегментом сети комплекса концентрации данных;

-        инженерно-диагностическую станцию, предназначенную для выполнения вспомогательных и сервисных функций.

Комплекс программных и технических средств уровня концентрации данных должен включать:

-                   сегмент дублированной локальной вычислительной сети, к которому подключены узлы системы, входящие в комплекс концентрации данных;

-                   два дублирующих друг друга сервера сбора данных, обеспечивающих их обработку и регистрацию в архивах;

-                   оптоволоконные линии связи;

-                   шлюз внешних систем;

-                   мобильные инженерно-диагностические станции, предназначенные для выполнения вспомогательных и сервисных функций.

Технические средства уровня концентрации данных территориально должны размещаться в помещении внутреннего кризисного центра.

Комплекс программных и технических средств уровня регистрации и представления данных должен включать:

-        сегмент дублированной локальной вычислительной сети, к которому подключены узлы системы, входящие в комплекс регистрации и представления данных;

-        два дублирующих друг друга сервера данных;

-        сервер долговременного архива;

-        рабочее место технолога;

-        инженерную станцию, предназначенную для выполнения вспомогательных и сервисных функций (представление диагностических данных, управление работой системы, подготовка информационного обеспечения);

-        шлюз внешних систем, который через сетевые интерфейсы подключается к сегменту дублированной локальной вычислительной сети комплекса программных и технических средств уровня регистрации и представления данных, к точке радиодоступа и к локальной вычислительной сети вычислительного комплекса внешнего кризисного центра;

-        мультифункциональное устройство (цветной сканер, черно-белый лазерный принтер и копировальный аппарат);

-        цветной струйный принтер.

Технические средства уровня регистрации и представления данных должны размещаться в помещениях внешнего кризисного центра.

В первой очереди создания системы «Черный ящик» комплекс ввода данных должен обеспечить прием данных по цифровым каналам от сети внешних систем энергоблока.

Во второй очереди создания системы “Черный ящик” комплекс программных и технических средств уровня ввода данных должен обеспечить прием данных от информационно-вычислительной системи и других штатных систем, входящих в состав энергоблока, а также переговоров оперативного персонала, регистрируемых штатными средствами.

Выводы

Использование системы “Черный ящик” на АЭС целесообразно, поскольку повысит безопасность и эффективность работы энергоблоков за счет предоставления персоналу достоверной и полной информации о причинах и параметрах протекания аварийных ситуаций, установления фактического алгоритма работы систем безопасности и систем, важных для безопасности, включая системы контроля и управления, отклонений от штатных алгоритмов работы систем, контроля и регистрации действий персонала.

Литература:

1.                  IAEA Action Plan on Nuclear Safety, GOV/2011/59-GC(55)/14 [Text]. — September 2011.

2.                  Радіоелектронні і комп’ютерні системи [Электронный ресурс] / Сопоставление требований к системам послеаварийного мониторинга атомных электростанций. — Режим доступа: http://www.khai.edu/csp/nauchportal/Arhiv/REKS/2013/REKS513/Trubchan.pdf