В последнее время для повышения надежности отдельных компонентови систем, а также безопасности сложных технологических объектов, в целом, былпредложен и получил развитие подход, позволяющий применять концепцию рискапри построении программ эксплуатационного контроля. Особенно актуальны такиеразработки для ядерной отрасли, где часто стоит задача эффективногоиспользования ограниченных материальных и финансовых ресурсов при проведениидистанционного или ручного неразрушающего контроля, продолжительность которогоограничена во времени. Развитие идеологии применения концепции риска дляпроведения эксплуатационного контроля (Risk Informed In-Service Inspection-RI-ISI) в плане выбора методов НК и разработки процедур самого контроляменяется в сторону интегрирования НК в целостную программу управления сложным объектом,в рамках которой фундаментальным и обязательным является понимание механизмовдеградации и повреждений, которые являются характерными для вполнеопределенного места той или иной системы. При этом, конечно же, процедура НКподразумевает использование конкретных методов, вероятность обнаружениякоторыми дефектов, обусловленных одним из возможных механизмов деградации, илиих совокупностью, максимальна.
Чрезвычайно интересен в этом плане опыт США по разработке иприменению методологии RI-ISI для контроля трубопроводов на АЭС. Речь идет оразработке программ эксплуатационного контроля трубопроводов на основерезультатов вероятностного анализа безопасности первого уровня (ВАБ-1).
Основные этапы применения RI-ISI методологии приведены на рис.1.
/>
Рис.1. Методология применения RI-ISI
Рассмотрим основные этапы ее выполнения поподробнее.
На первом этапе, необходимо определиться с объемомпрограммы RI-ISI по отношению к системам, т.е. необходимо выбрать системы исобрать данные для каждой системы по результатам работы блоков. Другимисловами, требуется указать предварительный список систем АЭС, охватываемых врамках программы Rl — ISI, которые включали бы:
— системы трубопроводов (в т.ч. по классам), которыесоставляют границы контуров давления;
— системы трубопроводов, рассматриваемые в ВАБ 1 -го уровня.
Результат отбора — категории систем по степени детализации,важной сточки зрения концепции риска.
Основные источники данных по системам блоков
Таблица 1
ДАННЫЕ ПО СИСТЕМАМ БЛОКА
ВАБ*
— анализ исходных событий (уровень 1)
— частоты исходных событий
— анализ аварийных последовательностей
— модели деревьев событий/деревьев отказов
— базы данных по компонентам для ВАБ
— требования по контролю компонентов
— анализ возможных затоплений и пожаров
— характеристики оборудования, важного для безопасности и используемого для останова блока
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ
— документация по выполнению программ контроля металлов на АЭС
— хронология событий на трубопроводах АЭС
— документация по обслуживанию оборудования АЭС
— международные базы данных по отказам на трубопроводах
— данные по другим отраслям промышленности
КОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ
— описание проекта и функционирования систем
— проектные и эксплуатационные параметры
— системные спецификации
— чертежи оборудования и трубопроводов
— расположение и описание сварных соединений
— результаты обхода / осмотра систем / блока
— изометрические чертежи
— существующая программа контроля
* Вероятностный анализ безопасности АЭС
Этап 2 сопровождается выявлением режимов/механизмовотказа и их последствий. Для этого используют соответствующий метод FMEA(Failure Mode and Effect Analysis) [26].
Необходимо отметить, что метод анализа режимов / механизмовотказов и их последствий является типичным примером индуктивного подхода канализу влияния последствий отказов компонентов на работу системы в целом. Сутьметода состоит в использовании систематического и логического процесса дляидентификации всех режимов/механизмов отказов на уровне блока, системы,подсистемы, компонент либо процессов. Другими словами, метод индуктивнымобразом определяет эффекты и последствия влияния отказов на блок, систему илипроцесс, которые находятся в стадии изучения, а также позволяет лучше понятьмеханизм отказа.
Результатом выполнения этого анализа есть кодификацияспособности системы, компоненты, системы и т.д. функционировать с требуемымипараметрами надежности. Наиболее полезным является возможность метода оцениватьпроектную адекватность системы выполнять свои функции, а также углублятьпонимание взаимосвязей на функциональном уровне между отдельными частямисистем, подсистем и т.д.
Основными элементами метода являются:
характеристика и назначение системы, подсистемы, компонента ит.д.;
— режимы / механизмы отказа;
— категория частот отказов;
— механизмы отказов и их причины;
— результат отказов (в т.ч. тяжесть последствий и времявынужденного простоя);
— последствия отказов;
— метод обнаружения отказов;
— средства и возможности (в т.ч. проектные) уменьшениявероятностей отказов.
Таблица 2
Основные этапы проведения метода анализа режимов/механизмовотказов и их последствий.
Метод анализа режимов / механизмов отказа и их последствий
Оценка последствий
Оценка режимов / механизмов отказа / деградации
— прямые и косвенные эффекты
— размер течи
— возможность изолирования течи
— пространственные эффекты
— исходные события
— механизмы деградации
— проектные характеристики
— особенности монтажа
— эксплуатационные условия
— воднохимический режим
— опыт эксплуатации
Компоновка сегментов трубопроводов для оценки риска
— целостность участков трубопроводов
— схожесть механизмов деградации
— схожесть последствий отказов
— близкая компоновка
Результаты и информация, собранные в ходе FMEA, используютсязатем для получения количественных и качественных оценок риска для сегментовтрубопроводов.
Как известно, для анализа безопасности АЭС применяют, восновном, два подхода: детерминистский и вероятностный. Не останавливаясь напреимуществах и недостатках каждого из них, отметим, что сегодня наибольшеераспространение получил именно вероятностный метод — ВАБ. Выполнение первогоуровня ВАБ позволяет на основе анализа проектных данных по блоку в целом иотдельным системам на основе выделенных исходных событий построить деревьяотказов и деревья событий, достаточно полно проследив возможные пути развитияаварий. Конечной целью выполнения ВАБ первого уровня является получение условнойвероятности повреждения активной зоны реактора или частоты повреждения активнойзоны (ЧПАЗ), которая определена в соответствующих нормативных документах науровне 10-5/ реакторо-лет как количественная цель безопасности.
Для ряда блоков АЭС Украины уже проведен ВАБ первого уровня.При этом для первого блока ЮУАЭС вклад аварий с потерей теплоносителя (поисходным событиям аварии) и доминантных аварийных последовательностей в ЧПАЗсоставляет около 50%. При этом исходными событиями аварий являются отказы трубопроводов.
При подготовке данной работы были использованы материалы ссайта www.studentu.ru