Управление конфигурацией (УК) АЭС: Применение информационных технологий FIATECH Power Focus Group 6 апреля, 2009 Джон Гэртнер Исполнительный технический директор Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI)

2 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Основные темы презентации Что представляет из себя EPRI Ситуация с АЭС в США Формулировка проблемы: Управление конфигурацией для новых и действующих АЭС Ключевые вопросы и темы текущего обсуждения

3 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Что представляет из себя EPRI? Это некоммерческое, совместное R&D предприятие Атомная энергия Окружающая среда Снабжение энергией и утилизация Производство ЭЭ Износ/старение материалов Надежность топлива Управление высокорадиоактивным отработанным топливом и отходами Неразрушающие методы измерений Надежность оборудования Техническая оснащенность и контроль Управление рисками и безопасностью Передовые атомные технологии (ПАТ) Управление низкорадиоактивными отходами Уровень загрязнения воздуха Глобальные изменения климата Почва и грунтовые воды Occupational Health and Safety T&D Environmental Issues Водные ресурсы и экосистемы Распространение Утилизация энергии Grid Operations and Planning Сетевые операции и планирование Substations and Asset Planning Планирование подстанций Transmission and Increased Power Flow ТЭС нового поколения Добыча и хранение угля Combustion Turbines (какие-то турбины) Контроль над состоянием окружающей среды Generation Planning Надежность основных компонентов Деятельность и поддержка Возобновляемость

4 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Участие EPRI в международной атомной отрасли Полноправные участники Все 26 организаций, эксплуатирующих АЭС EDF (вся Франция) British Energy (Великобритания) CANDU Owners Group (вся Канада и Румыния) Eletronuclear (вся Бразилия) TEPCO (Япония) UNESA (вся Испания) CFE (вся Мексика) Chubu (Япония) Rolls Royce ( Великобритания) Eskom (вся Ю. Африка) KHNP (вся Корея) Членами и участниками программы являются более 80% организаций, эксплуатирующих ядерные блоки (по всем 443 действующим ядерным блокам в мире). Полноценные участники Наблюдатели Не участвуют

5 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Цель EPRI в секторе ядерной энергетики Развитие технологий, позволяющих снижать затраты для использования на существующих АЭС сооружения новых АЭС

6 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Источник: NEI (нигде не указан) Коэффициент использования производственных мощностей : 90%+ Себестоимость: < 2¢ / kWh Характеристика АЭС в США Постоянное повышение эффективности – ключ к развитию будущих АЭС и их эксплуатации

7 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Планы по дальнейшему росту и развитию Opportunity for Economic, Low Carbon Base Load Generation Новые возможности для экономики, низкоуглеродные…. Источник: Семинар «DOE Life Beyond 60», февраль 2008 Действующие реакторы, рассчитанные на 40 лет Запланированные новые мощности Строительство 8 реакторов в год начиная с 2049 Энергетическая мощность в расчете на 80 лет Строительство 4 реакторов в год начиная с 2021 Действующие реакторы, рассчитанные на 60 лет

8 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Источник: Институт Ядерной Энергетики Действующие АЭС в США 104 легководных реактора: 35 кипящих реакторов и 69 реакторов с водой под давлением

9 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Планирующиеся в США АЭС * Assume Average 1,250 MWe per Unit Получено 17 комбинированных лицензий на запуск новых АЭС К настоящему моменту предполагается соорудить 26 новых блоков

10 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. *Westinghouse AP1000 (1117 MWe) GE ESBWR (1535 MWe) AREVA US EPR (1600 MWe) *усовершенствованный кипящий ядерный реактор (1371 MWe) Ближайшие планы по развитию технологий 3-е поколение + Технология легводного реактора MHI APWR (1700 MWe) * Design Certified Статус объявленных намерений США ТехнологияЕдиницы AP EPR7 ESBWR1 ABWR4 APWR2 TBD4

11 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Управление конфигурацией (УК) для АЭС Положение 1397 Комиссии по ядерному регулированию дает следующее определение УК: Процесс комплексного управления, который обеспечивает поддержание физических и функциональных особенностей станции в соответствии с проектом станции и лицензиями; соответствие процессов эксплуатации, обучения персонала, модификации и обслуживание оборудования условиям, предписанным проектом и лицензиями эксплуатацию и обслуживание станции в соответствии с этими условиями.

12 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Интерфейс по контролю над проектированием

13 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Текущее положение с УК на АЭС УК тщательно обеспечивается, при этом: –Задействованы многочисленные информационные системы управления, базы данных, архивы, поисковые системы для документов –Программные средства, поставляющие информацию для систем безопасности могут использовать только те данные, качество которых подтверждено, что удорожает сбор информации –В настоящее время использование УК требует значительных затрат человеческих ресурсов из-за неэффективности процессов Последствия разовых случаев сбоев при УК –Штрафы, налагаемые контролирующими учреждениями и низкие показатели эффективности Последствия систематических сбоев при УК –Длительная остановка станции и последующее восстановление УК (затратное, надо полагать.) –Длительные остановки эксплуатации станции и огромные финансовые потери

14 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Зачем нужен новый процесс УК? Существующие станции будут непрерывно модернизироваться, это – крупные капитальные проекты на ближайшие 50 лет Существующие станции должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями безопасности, уменьшения издержек и высокой производительности которые предъявляются к новым станциям 3D Модель – это возможность для аккумулирования всей информации в одном месте, управления человеческими ресурсами, снижения затрат ресурсов Ошибки в УК не допустимы

15 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Для ДЕЙСТВУЮЩИХ станций Как связать с виртуальной моделью энергоблока (основанной на 3D модели): Эволюцию методик загрузки топлива Комплексные проекты по модернизации Регулярные процессы, протекающие на станции: режимы эксплуатации, контроль надежности оборудования, управление работами, контроль радиационной защиты, обучение персонала… без ошибок в УК, вынужденных простев, без срыва графиков, с качеством, соответствующим требованиям надзорных органов

16 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Для ДЕЙСТВУЮЩИХ станций Переход на процесс УК, базирующееся на 3D модели, потребует –Определение области применения и степени детализации комплексной 3D модели в процессе управления жизненным циклом АЭС –Отражения поэтапности создания 3D модели станции (… но как?) –Создания руководств по передаче информации для инжиниринговых компаний и поставщиков –Формализованных мероприятий по контролю за изменениями и качеством для 3D модели –Работ по тестированию и отладке программных средств, которые невозможно проводить на эксплуатируемой станции

17 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Для НОВЫХ станций Определение процесса УК, основанного на оптимальной 3D модели потребует –Определение области применения и степени детализации комплексной 3D модели в процессе управления жизненным циклом АЭС –Создания руководств по передаче информации для инжиниринговых компаний и поставщиков –Формализованных мероприятий по контролю за изменениями и качеством для 3D модели –Работ по тестированию и отладке программных средств, которые невозможно проводить на эксплуатируемой станции Преимущества для новых станций: –ЗD-модель вводится сразу при запуске станции –Могут быть доступны современные информационные технологии

18 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Различные пути, одинаковые цели Оптимальная технология управления жизненным циклом станции, базирующаяся на 3D модели Умная, самоподдерживающаяся, самовосстанавливающаяся система Текущий процесс УК на существующих станциях Разработка процесса УК для новых станций Осуществление перехода на новый тип УК Реализация процесса УК Разработка мероприятий для перехода на новый процесс УК

19 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. EPRI в действии Для новых станций: –Разработка информационной модели критических компонентов АЭС (совместно с FIATECH AEX) (2009 – в стадии проведения) –Разработка руководства по передаче данных в атомной энергетике (2009) –Создание типовой модели системы УК и руководства по ее внедрению ( ) –Семинары/курсы (при необходимости) Для существующих станций: –Планы для пилотного (пробного) изучения системы УК на существующих станциях для разработки подходов и оценки стоимости и выгоды технологии управления жизненным циклом АЭС базирующейся на 3D модели

20 © 2009 Electric Power Research Institute, Inc. All rights reserved. Создадим будущее электроэнергетики вместе