Применениеимитационных моделей для оценки технико-экономических характеристик вариантовработ по демонтажу оборудования блока АЭС
Выборподходящего варианта вывода из эксплуатации (ВЭ) для конкретного блока АЭСосуществляется на основе многофакторного анализа, при котором необходиморассмотреть ряд как общих для всех АЭС, так и конкретных факторов, присущихименно этому объекту. Эти факторы охватывают вопросы безопасности, охраныокружающей среды и здоровья населения, стоимости работ, социально-экономическоговоздействия на положение региона, наличия необходимых финансовых, технических, материальныхи людских ресурсов и т. д.
Сучетом длительности, сложности и потенциальной опасности процесса ВЭ дляперсонала, населения, окружающей среды, значительной стоимости практическойреализации вывода, а также с учетом развития современных информационныхтехнологий и наличия на сегодняшний день информационно наполненных баз данныхвывода из эксплуатации на ряде АЭС РФ, созданных с применением трехмерногомоделирования, представляется необходимым и возможным осуществлятьпредварительное моделирование процесса вывода (или его основных, наиболеесложных, технологических операций) на имитационных многомерных интерактивныхмоделях блока АЭС (ИМ ВЭ блока АЭС).
Втребованиях нормативно-технических и руководящих документов Ростехнадзора и Концерна«Росэнергоатом» определено создание и наполнение информационной системы базыданных вывода из эксплуатации (ИС БДВЭ) для всестороннего информационногосопровождения процесса ВЭ. Формирование ИМ ВЭ должно являться составнойчастью создания ИС БДВЭ.
Насегодняшний день работы по созданию информационной системы базы данных выводаиз эксплуатации блоков АЭС осуществляются достаточно активно. Однако всесозданные и создаваемые на текущий момент информационные системы пока решаюттолько базовую задачу систематизации, сохранения и передачи знаний на длительныевременные сроки. Вместе с тем зарубежный опыт показывает возможность создания ивысокую эффективность применения ИМ ВЭ блоков АЭС. Достаточно привеститакие примеры, как система инженерной поддержки ВЭ АЭС Fugen, или программныекомплексы STILLKO, CORA-CALCOM, которые позволяют получать достаточно точныеоценки стоимости вывода, осуществлять расчеты объемов образующихся РАО, отрабатыватьсложные технологии демонтажа на виртуальных моделях с подсчетом дозовыхнагрузок, проводить обучение персонала и т. д. В качестве практическогопримера применения подобных технологий можно привести один из крупнейшихпроектов современности по выводу из эксплуатации 5 энергоблоков с реакторнымиустановками типа ВВЭР на АЭС Greifswald в Восточной Германии, в процессекоторого активно применялись информационные системы, базы данных и расчетныекомплексы оценки различных аспектов вывода из эксплуатации блоков.
/>
Основнойцелью создания и применения имитационной модели вывода из эксплуатации блокаАЭС является снижение издержек и повышение безопасности осуществлениявыбранного стратегического варианта вывода блока за счет системного управлениятребованиями к его проекту, многофакторного предварительного компьютерногоимитационного моделирования и оптимизации осуществления как всего процессавывода в целом, так и его отдельных наиболее сложных технологических операций, итеративнойверификации проекта для удовлетворения сформулированных требований.
Задаваяв ИМ ВЭ различные варианты конечных состояний, планов‑графиковосуществления работ с указанием конкретных применяемых технологий и технологическихпроцессов демонтажа элементов конструкций блока, на «выходе» возможно будетполучить временные и финансовые характеристики варианта осуществления работ, объемаобразующихся РАО, величины дозовых нагрузок на персонал, выполняющий работы.Немаловажным фактором является возможность визуального динамическогоотображения процесса демонтажа элементов конструкций блока для оценкикорректности и оптимальности осуществления этапов работ, выявленияпространственно-временных коллизий, а также для предварительного обученияперсонала.
ФормированиеИМ ВЭ должно осуществляться после первоначального наполнения ИС БДВЭ блока АЭСв достаточном объеме.
Определенныйпо результатам применения ИМ ВЭ оптимальный способ осуществления работ в рамкахвыбранного стратегического варианта должен являться основой для преобразованияИМ ВЭ в ND-проектную модель вывода, которая совместно с данными комплексного, инженерногои радиационного обследования (КИРО), а также разработанной при проектированииВЭ проектно-конструкторской, организационно-технологической, сметной и инойдокументацией, введенной в состав ИС БДВЭ, должна формировать электронныйпроект ВЭ блока АЭС (ЭП ВЭ).
/>
ND-проектнаямодель ВЭ должна в дальнейшем использоваться при планировании и управлениипрактическими работами по выводу блока АЭС в соответствии с разработанными и отраженнымив ней проектными решениями.
Длядостижения указанной цели имитационная модель вывода из эксплуатации должнаобеспечивать решение следующих задач:
Формированиеи поддержание иерархически декомпозированной системы требований к проектувывода из эксплуатации, применяемым методикам и технологиям выполнения работ, организационным,технологическим, экономическим и другим накладываемым ограничениям.
Использованиеданных ИС БДВЭ в качестве основы для формирования ИМ ВЭ, включая трехмерныеинженерные модели промплощадки и блока АЭС, интегрированные с проектными, эксплуатационнымиданными и данными КИРО по зданиям, сооружениям, системам и оборудованию (ЗССО)промплощадки и элементам блока АЭС. Степень детализации указаннойинформации ИС БДВЭ, ее трехмерных моделей должна быть достаточна для решениязадач имитационного моделирования и получения достоверных оценок аспектовреализации того или иного варианта выполнения отдельных работ по ВЭ и всегопроцесса вывода в целом.
Ведениеинформационного банка данных (альтернативных) технологий и методикосуществления типовых технологических операций по ВЭ (дезактивация, демонтаж, подъемно-транспортныеоперации) с указанием применяемого оборудования, механизмов, инструментов, а такжевременных, людских, финансовых и других параметров их применения.
Формированиепланов‑графиков различного уровня выполнения работ по ВЭ с возможным указаниемиспользуемых ресурсов. Ведение пула используемых ресурсов с указаниемхарактеристик ресурсов, стоимости их использования (персонал АЭС и подрядныхорганизаций, механизмы, оборудование и инструменты).
Расчетукрупненной оценки стоимости вывода из эксплуатации по выбранному варианту на основеутвержденной в ОАО «Концерн Росэнергоатом» методики расчета укрупненной оценкистоимости вывода с использованием в качестве исходных данных информации ИС БДВЭблока АЭС.
Динамическуювизуализацию на трехмерных моделях блока АЭС и промплощадки блока АЭСуправляемых электронных образов (имитационных макетов) оборудования, механизмов,персонала для моделирования отдельных наиболее сложных технологических операцийпо ВЭ с одновременным подсчетом дозовых нагрузок на персонал и применяемоеоборудование, объемов и характеристик образующихся отходов, экономическихаспектов осуществления моделируемых технологических операций.
Средстваавтоматизированной верификации технологических операций ВЭ и всего выбранноговарианта вывода на предмет удовлетворения заложенным требованиям к проекту.
Наоснове зарубежного опыта создания имитационных моделей для задач вывода блоковАЭС и других ядерных установок целесообразно построение ИМ вывода из эксплуатации,включающей следующие элементы (функциональные подсистемы):
ИСБДВЭ блока АЭС. ИС БДВЭ содержит в себе всю необходимую информацию о блоке АЭС(трехмерные и двухмерные инженерные модели, перечни систем и оборудования с указаниеммассогабаритных и иных характеристик, данные по радиационной обстановке и радиационномузагрязнению оборудования, электронный архив документации). ИС БДВЭ в целомобеспечивает датацентрический метод хранения информации, обмен данными междуСАПР, сбор, структурированное хранение и представление по запросу пользователяинженерно-технической информации.
Системауправления требованиями (СУТ). СУТ предназначена для сбора, документирования, согласования,модификации и верификации требований, контроля реализации, управленияизменениями требований, а также связывания и прослеживания требований крезультатам разработок стадий технического проектирования и рабочейдокументации проекта ВЭ.
Системакалендарно-сетевого планирования (СКПС). Содержит в себе планы-графикивыполнения работ по ВЭ нужной степени детализации с указанием потребного объемаресурсов для их реализации.
Системарасчета конфигурации радиационных полей (СРКРП). Данная расчетная система наосновании данных ИС БДВЭ о радиоактивном загрязнении оборудования, трубопроводов,строительных конструкций блока АЭС обеспечивает расчеты конфигурациирадиоактивных полей в локальных местах блока АЭС для определения дозовыхнагрузок на персонал и технические средства, планируемые к применению длявыполнения технологических операций по ВЭ.
Системарасчета объемов РАО (СРОРАО). Данная расчетная система на основании информацииИС БДВЭ должна обеспечивать функции подсчета объемов РАО, образующихся придемонтажных работах и работах по дезактивации оборудования и систем, суказанием типов и категорий образующихся РАО.
Системарасчета дозовых нагрузок (СРДН). Данная расчетная система предназначена дляоценки дозовых нагрузок персонала, привлекаемого к выполнению тех или иныхтехнологических операций по ВЭ в условиях существующей конфигурациирадиационных полей.
/>
Нормированнаябаза данных технологий (НБДТ). Данная система содержит в себе перечень иописание апробированных референтных технологий по ВЭ (дезактивация, демонтаж ипр.) с нормативами их применения для расчета стоимости.
Системаукрупненного расчета стоимости (СУРС). Данная система обеспечивает на основеданных смежных систем расчет стоимости выполнения отдельных технологическихопераций по ВЭ с возможным учетом затрат на обращение с образующимися РАО.
Системамоделирования технологических операций (СМТО). Система обеспечивает отработку(моделирование) на трехмерных моделях блока АЭС тех или иных технологическихопераций с применением управляемых электронных образов (имитационных макетов)оборудования, механизмов, персонала с одновременным подсчетом дозовых нагрузокна персонал и применяемое оборудование, объемов и характеристик образующихсяотходов, экономических аспектов осуществления моделируемых технологическихопераций.
Имитационно-обучающийтренажер (ИОТ). Представляет собой комплекс программно-технических средств, реализующийэлементы технологий виртуальной реальности и применяемый для обучения персоналаорганизаций, привлекаемого к практическим работам по ВЭ, выполнениюпоследовательностей работ в рамках разработанных технологических операций.
Насегодняшний день создание и применение ИМ ВЭ наиболее актуально для подготовкик выводу из эксплуатации и выводу блоков №№ 1, 2 Белоярской и НововоронежскойАЭС. Целесообразно создание ИМ ВЭ и для блока № 1 Ленинградской АЭС, длякоторого, с одной стороны, приближается истечение продленного срока службы, а, сдругой, сформирована и информационно наполнена база данных вывода из эксплуатации.Реализация ИМ ВЭ для этого блока может послужить основой для отработкипроектных решений и технологий по выводу из эксплуатации блоков АЭС с РБМК в целом.
Списоклитературы
Журнал«Росэнергоатом»
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.ensor.ru/