На трех атомных станциях испытывают систему предиктивной аналитики

Слоган «Где «Росатом», там безопасно» звучит как аксиома. Новые технологические решения — хороший повод напомнить, что эта аксиома основана на ежедневной работе ученых, инженеров, конструкторов над совершенствованием систем безопасности и надежности АЭС. Рассмотрим три инновации.

Предиктивная аналитика: видим цель, замечаем препятствия

На Белоярской АЭС, Нововоронежской и Ленинградской АЭС-2 стартовала опытная эксплуатация системы предиктивной аналитики. Это итог большой работы под общим руководством Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС). Она заняла семь лет, а началась с пилотного проекта с использованием французского программного обеспечения. Пилот завершен, первая очередь системы предиктивной аналитики на пяти блоках вводится в промышленную эксплуатацию, рассказывает директор отделения математического моделирования и тренажеростроения ВНИИАЭС Андрей Дружаев. «Параллельно разрабатывалась полностью российская версия, — поясняет он. — Это развитие уже испытанной системы предиктивной аналитики, но в ней полностью заменен важнейший компонент — программный комплекс. Чтобы его протестировать, и нужна опытная эксплуатация текущей версии системы».

«Суть предиктивной аналитики в том, чтобы по состоянию оборудования с определенной вероятностью предсказать развитие событий, — говорит начальник отдела технической диагностики Нововоронежской АЭС Михаил Слепов. — Технически эта система шире цифровой модели АЭС и включает в себя весь комплекс математических зависимостей, описывающих взаимодействие элементов атомной станции».

«Система способна анализировать большие объемы данных и выявлять изменения, которые человеку сложно заметить на ранней стадии, — добавляет директор по информационным технологиям «Росэнергоатома» Артем Головатый. — Решение остается за специалистом, но цифровые инструменты дают ему дополнительную информацию для более точной оценки ситуации».

Опытная эксплуатация на трех АЭС позволит проверить работу системы в производственных условиях и принять решение о ее готовности к промышленному применению.

Чтобы «мозги» не закипели

Предиктивная аналитика относится к интеллектуальным системам, отслеживающим остаточный ресурс оборудования. В глубокоэшелонированной защите АЭС есть и другие составляющие. Соблюдение условий безопасной эксплуатации отслеживают несколько управляющих систем. Одна из самых значимых — управляющая система безопасности по технологическим параметрам, УСБТ. Она контролирует параметры энергоблока и при выявлении нарушений или возникновении аварийных ситуаций автоматически инициирует запуск технологических систем безопасности — например, подает команды на насосы и задвижки систем аварийного расхолаживания реакторной установки. УСБТ обеспечивает и расхолаживание реактора — управляемое снижение температуры и давления теплоносителя до безопасных значений.

Недавно компания «Росатом Автоматизированные системы управления» поставила программно-технические комплексы (ПТК) управляющей системы безопасности по технологическим параметрам на третий и четвертый блоки строящейся в Индии АЭС «Куданкулам». На один блок с реакторами ВВЭР-1000, как там, нужно четыре комплекта — по числу независимых каналов технологических систем безопасности. Оборудование разных каналов размещается в разных помещениях, каждый комплект ПТК УСБТ запитывается и от основной электросети, и от обособленных дизель-генераторов.

Программно-технический комплекс связан с датчиками и с инициирующей частью автоматизированной системы управления и защиты, а также с исполнительными механизмами своего канала безопасности. В нештатной ситуации исполнительная команда, например на запуск аварийного насоса для впрыска борированной воды, формируется после мажоритарной обработки инициирующих сигналов — при поступлении сигналов минимум от двух датчиков. Это исключает ложные срабатывания из-за неисправности датчика.

При создании ПТК УСБТ для третьего и четвертого блоков АЭС «Куданкулам» специалисты учли опыт эксплуатации аналогичной системы на первых двух блоках и внесли ряд изменений. Так, теперь сигналы от датчиков обрабатывают непрограммируемые модули, микропроцессоров в них нет. Система в целом стала устойчивее, снизился риск отказов вследствие ошибок в программном обеспечении.

СУРОК начеку

Ну а если произошло ЧП и из строя вышли все рассчитанные на проектные аварии системы безопасности? При повреждении активной зоны реактора серьезную опасность представляют не только радиоактивные выбросы, но и проплавляющее оставшийся без охлаждения корпус реакторной установки топливо. В конструкции блоков с реакторами поколения III+ ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ есть ловушка, которая удержит расплав в ограниченной зоне под реактором.

В опытном конструкторском бюро «Гидропресс» разработали альтернативный вариант для перспективных установок средней мощности — систему удержания расплава и охлаждения корпуса (СУРОК). В отличие от ловушки расплава, она конструктивно входит в реакторную установку и предусматривает наружное охлаждение корпуса с помощью залива водой подреакторного пространства. СУРОК относится к системам пассивной безопасности, основанным на естественных физических процессах.

Пилотным проектом с СУРОК станут два первых блока Кольской АЭС-2 с реакторами ВВЭР-600С. Это эволюционное развитие водо-водяных энергетических реакторов с современными системами пассивной безопасности и элементами спектрального регулирования нейтронного потока, что позволяет экономить топливо при заданном значении выдаваемой мощности. Надежность линейки этих реакторов разработчики заявляют на уровне стандартов поколения III+, в том числе за счет гарантированного удержания расплава. На Кольской АЭС-2 СУРОК будет реализована на этапе строительства. В среднесрочной перспективе ее планируют применять при строительстве блоков с реакторами ВВЭР средней мощности, а затем и в проектах большой мощности, как в американских реакторах АР-1000, корейских APR и китайских САР.