Page 1 Программный комплекс «БАРС» для вероятностного анализа безопасности АЭС Ершов Г.А., Ермакович Ю.Л., Парфентьев М.А. ( СПбАЭП ) Подольск, ОКБ «Гидропресс», - презентация

1 Page 1 Программный комплекс «БАРС» для вероятностного анализа безопасности АЭС Ершов Г.А., Ермакович Ю.Л., Парфентьев М.А. ( СПбАЭП ) Подольск, ОКБ «Гидропресс», 29 мая 2007 г. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС С ВВЭР 2007

2 Page 2 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП ЗАЧЕМ СПбАЭП НУЖЕН НОВЫЙ КОД ДЛЯ ВАБ?

3 Page 3 -ВАБ-1 для АЭС с ВВЭР-640; -ВАБ-1 для ТАЭС (ВВЭР-1000) для работы на мощности; - ВАБ-1 ТАЭС в стояночных режимах; -Пожарный ВАБ ТАЭС при работе на мощности и в стояночных режимах; -ВАБ-2 ТАЭС; -Анализ внутренних затоплений для ТАЭС; -ВАБ-1 и стояночный ВАБ для АЭС-5 (Финляндия); -Анализ надежности, живучести, безопасности АЭУ пла 2-4 поколений; -Оценка безопасности транспортно-технологических операций с ТВС; -Выполнение детерминистических расчетов в поддержку ВАБ; -ВАБ-1 для НПС «Сестрорецкая» Балтийской трубопроводной системы; -Разработка методического обеспечения для ВАБ магистральных нефтепроводов; -Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения для ВАБ Опыт специалистов СПбАЭП при выполнении ВАБ:

4 Page 4 1.Миссия МАГАТЭ по ВАБ-1 для ТАЭС (внутренние ИС) ноября 2000 г., Москва, РФ. 2.Миссия МАГАТЭ по ВАБ-1 для ТАЭС (внутренние ИС) октября 2002 г., С.Петербург, РФ. 3.Миссия МАГАТЭ по пожарному ВАБ для ТАЭС. 28 октября – 1 ноября 2002 г., С.Петербург, РФ. 4.Миссия МАГАТЭ по ВАБ-2 для ТАЭС февраля 2004 г., Ляньюнган, Китай. 5.Миссия МАГАТЭ по стояночному ВАБ для ТАЭС февраля 2004 г., Ляньюнган, Китай. 6.Миссия МАГАТЭ по анализу проектных решений по смягчению последствий тяжелых аварий для ТАЭС апреля 2001 г., С.Петербург, РФ. 7.Экспертиза результатов ВАБ финским регулирующим органом (STUK) в соответствии с требованиями EUR Международная экспертиза результатов ВАБ:

5 Page 5 Рабочее окно кода RISK-Spectrum

6 Page 6 возможность получения лишь консервативных (иногда чрезмерно) оценок ЧПЗ, что приводит к занижению фактического уровня безопасности АЭС и принятию неверных проектных решений; сильно завышенные оценки ЧПЗ и др. показателей при учете ошибок персонала (вклад ошибок персонала в ЧПЗ в стояночных режимах составляет 96% - для ТАЭС, около 100% - для 3-го блока КлнАЭС). Risk Spectrum дает при АНП ухудшенные в разы показатели безопасности АЭС; ядро кода работает в среде ОС MS DOC, что накладывает сильные ограничения на размерность моделей и приводит к грубым ошибкам расчета, связанным с отсечением «малозначащих сечений»; модели разрабатываются, исходя из предположения, что длительность послеаварийного события составляет 24 часа. Современные документы МАГАТЭ и мировая практика выполнения ВАБ требуют рассмотрения послеаварийных периодов длительностью не менее 72 часов. В этих условиях использование Risk Spectrum крайне нежелательно, т.к. он не позволяет учитывать возможность восстановления оборудования; наличие «программистских» ошибок в коде. Недостатки и ограничения кода RISK-Spectrum :

7 Page 7 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП ЕСТЬ ЛИ АЛЬТЕРНАТИВА RISK-Spectrum?

8 Page 8 Специалистами СПбАЭП изучены 3 группы кодов. 1.Группа кодов, основанных на технологии ДС/ДО (деревьев событий и деревьев отказов) - SAPHIRE, РИСК, СRISS, RISK-Spectrum. 2.Код, позволяющий использовать как технологию ДС/ДО, так и технологию блок-схем, использующий логико-статистические методы расчета - Relex 3.Группа кодов, основанных на технологии СФЦ (схем функциональной целостности) – АСМ 2001, АСМ СЗМА, ACMNNEW, NEWACM3. Альтернативные коды

9 Page 9 Рабочее окно кода SAPHIRE 7

10 Page 10 Рабочее окно кода РИСК

11 Page 11 Окно графического редактора кода Окно графического редактора кода СRISS

12 Page 12 Рабочее окно кода Relex

13 Page 13 Рабочее окно кода АСМ СЗМА

14 Page 14 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП КАКАЯ ЖЕ ТЕХНОЛОГИЯ ЛУЧШЕ?

15 Page 15 Рабочая группа по изучению кодов для ВАБ. Участники: СПбАЭП; ИПУ РАН; СПИК СЗМА Сравниваемые коды: RISK-Spectrum Relex АСМ СЗМА. НИР «Технология 2004»

16 Page 16 Последовательность разработки математической модели при ВАБ Вербальная (словесная) модель (модель, построенная на основе качествен. анализа систем, нейтронно-физических и теплогидравлических расчетов) Графическая модель (совокупность ДС и ДО или графов другого вида) Логическая модель (совокупность МСО, КПУФ или смешанных форм ЛФ) Вероятностная модель – ЛФ в ОДНФ (итоговое расчетное выражение) Расчет показателей безопасности АЭС. Анализ неопределенности, значимости, чувствительности

17 Page 17 Объем графической модели безопасности АЭС: (984 деревьев отказов, 2678 операторов, 3399 базовых событий, 84 деревьев событий, 73 функциональных событий, 205 групп ООП) Графическая модель ВАБ

18 Page 18 Принципиальная схема фрагмента ЯЭУ

19 Page 19 Дерево отказов фрагмента ЯЭУ (Risk Spectrum и Relex)

20 Page 20 СФЦ фрагмента ЯЭУ (АСМ СЗМА)

21 Page 21 Принципиальная схема системы электроснабжения

22 Page 22 Точность расчетов по альтернативным кодам Результаты расчетов надежности системы энергоснабжения Вероятность отказа элементов RelexАСМ СЗМА Risk Spectrum Относительное расхождение Вероятность отказа системы

23 Page 23 Неконтролируемые и невосстанавливаемые элементы Периодически контролируемые восстанавливаемые элементы Периодически контролируемые невосстанавливаемые элементы Непрерывно контролируемые восстанавливаемые элементы; Непрерывно контролируемые не восстанавливаемые элементы ; Находящиеся в работе, восстанавливаемые элементы ; Находящиеся в работе, не восстанавливаемые элементы. Вероятность работоспособного состояния элемента типа р 1 на участке восстановления, с учетом предыстории: Учет восстановления при длительных авариях

24 Page 24 График изменения параметров надежности периодически проверяемого и восстанавливаемого элемента Ни один из известных кодов не позволяет производить расчеты с учетом сложных режимов контроля и восстановления

25 Page 25 График изменения интенсивности отказов оборудования в течение жизненного цикла λ t Δ t пр. Δ t н.экспл. Δ t стар. λ

26 Page 26 Графики изменения интенсивности отказов для различных законов надежности В большинстве кодов используется только экспоненциальный закон надежности компонентов, поэтому их нельзя использовать при обосновании продления ресурса оборудования и АЭС в целом

27 Page 27 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП НИ ОДИН ИЗ ИЗВЕСТНЫХ КОДОВ ДЛЯ ВАБ НЕ УДОВЛЕТВОРЯЕТ СОВРЕМЕННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ

28 Page 28 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП ВОЗМОЖНО ЛИ СОЗДАНИЕ НОВОГО КОДА ДЛЯ ВАБ, НЕ УСТУПАЮЩЕГО ЗАРУБЕЖНЫМ ОБРАЗЦАМ?

29 Page г. - "Программный комплекс автоматизированного логико- вероятностного моделирования". ЕС ЭВМ, Алгол, PL-1; 1994 г. – "Автоматизированный программный комплекс оценки надежности систем, версия 2.01", (ПК NEWАСМ, версия 2.01), IBM PC, CI/2; 1996 г. - «Программный комплекс для автоматизированного расчета надежности, живучести, безопасности систем с учетом восстановления», (ПК NEWАСМ3), IBM PC, CI/ г. – "Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем 2001" (ПК АСМ 2001), IBM PС, Visual Basic 5, Delphi 2005 г. – н.в. Программный комплекс для анализа безопасности и риска опасных производственных объектов (ПК БАРС), IBM PС, Delphi Опыт разработки и внедрения кодов для расчетов надежности и безопасности

30 Page г. Разработка методического и программного обеспечения для ЮУ АЭС 1990 – 1994 г. Разработка методического и программного обеспечения для НВ АЭС г. Разработка методического и программного обеспечения для Клн АЭС 2001 – н.в. Разработка методического и программного обеспечения для ОКБМ, 1 ЦНИИ МО РФ, НПО «Аврора» 2004 – н.в. Разработка методического и программного обеспечения для ОАО «Транснефть» Опыт разработки и внедрения методического и программного обеспечения

31 Page Код создается усилиями специалистов СПбАЭП, АЭП (г. Москва), ВМИИ (СПб). 2. Участники разработки выполняли ВАБ для всех АЭС с ВВЭР-1000 России, АЭС в Китае, Индии, Иране, АЭУ пла 3. В состав рабочей группы входят 2 д.т.н., 5 к.т.н., программисты, владеющие современными технологиями программирования 4. Код создается специалистами, знающими, что такое ВАБ и какая теория лежит в его основе 5. Код создается «для себя», т.е. с ориентацией на максимальное удобство и простоту работы Опыт выполнения ВАБ и уровень теоретической подготовки участников создания кода

32 Page 32 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП Что уже сделано при создании НОВОГО КОДА ДЛЯ ВАБ?

33 Page 33 Рабочее окно кода БАРС

34 Page 34 Выбор параметров надежности

35 Page 35 Выбор закона распределения

36 Page 36 Выбор стратегии контроля и восстановления

37 Page 37 Выбор модели отказов по общей причине

38 Page 38 автоматическая декомпозиция модели при сохранении точности расчетов, что обеспечивает решение проблемы размерности при ВАБ АЭС; возможность расчета показателей безопасности систем, включающих в свой состав мажоритарные подсистемы, мажоритарные условия и т.п., за счет ввода в аппарат СФЦ вершин типа «K из N» и автоматического учета указанной логики (K/N) при построении логической функции безопасного (опасного) функционирования АЭС; использование неограниченного количества уровней вложенности подсистем (трансферов), что также направлено повышение удобства работы с кодом, а также на решение проблемы размерности; использование четырех (общепринятых) методов моделирования отказов по общей причине; использование технологии баз данных для хранения сведений об элементной базе АЭС, представленной в виде, понятном «простому» инженеру, но содержащей все необходимое для решения задач ВАБ. Основные характеристики кода БАРС

39 Page 39 Стадия проектирования Проектные расчеты надежности технических систем (ТС) Обоснование и оптимизация структуры ТС на основе многовариантных расчетов по критериям «безопасность», «надежность», «надежность-стоимость», «безопасность- стоимость» Вероятностный анализ безопасности ТС Обоснование требований к надежности оборудования ТС Обоснование требований к системам диагностирования Обоснование требований к системе и организации ТОР ТС Возможные направления использования кода для ВАБ

40 Page 40 Стадия строительства и эксплуатации Обоснование регламентов безопасной эксплуатации ТС Обоснование симптомно-ориентированных инструкций для персонала по действиям в аварийных ситуациях Обоснование номенклатуры оборудования, подлежащего диагностированию, и периодичности проверок Обоснование регламентов технического обслуживания и ремонта Обоснование программ модернизации ТС Оценка факторов эксплуатационного риска и разработка рекомендаций по его снижению (оценка ожидаемых длительностей вынужденных простоев из-за отказов оборудования и внешних воздействий, меры по их снижению) Возможные направления использования кода для ВАБ

41 Page 41 Бюро ВАБ НИО СПбАЭП Спасибо за внимание!