Организация пожарной профилактики / Atomniye stantsii. Obespecheniye pozharnoy bezopasnosti 2012

2.3.Безопасность энергоблоков АЭС при пожаре

2.3.1.Пути развития противопожарной защиты энергоблоков АЭС

2.3.2.Обеспечение безопасности энергоблоков АЭС

2.3.3.Методы оценки пожарной опасности АЭС, применяемые при анализе влияния пожаров и их последствий на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки

2.3.1. Пути развития противопожарной защиты энергоблоков АЭС

Определенным моментом в переосмыслении подходов к обеспечению пожарной безопасности атомных электростанций стала тяжелая авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Это трагическое событие заставило посмотреть на подходы и способы противопожарной защиты полнее. С этого периода начался новый этап в истории пожарной безопасности АЭС.

Впервые вопросы влияния пожаров на ядерную и радиационную безопасность были рассмотрены на коллегии Госатомнадзора России в 1996 году. Однако, при практической реализации одобренных всеми решений, возникло много препятствий. Требовалось, прежде всего, изменить сознание людей для последующей концентрации усилий для приведения АЭС к современным требованиям обеспечения безопасности при пожаре.

Важным этапом в решении этих вопросов стала конференция на базе Ленинградской АЭС в 2000 году.

Для энергоблоков обоснована безопасность реакторной установки при пожаре с дополнительной разработкой и реализацией мероприятий по защите систем важных для безопасности.

Для документального обоснования достаточности противопожарной защиты на всех энергоблоках проведены Анализы влияния пожаров и их последствий на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки (далее – Анализ влияния). Единственным исключением является только Белоярская АЭС.

Основными выводами проведенной работы стало подтверждение, что при пожаре в отдельно взятом помещении энергоблока, в целом возможно существующими системами выполнить следующие функции безопасности:

аварийный останов реактора и поддержание его в подкритичном состоянии;

аварийный отвод тепла от реактора; удержание радиоактивных веществ в установленных границах.

Впервые для атомных электростанций были подготовлены нормативные документы по пожарной безопасности, отражающие объектно-ориентированное

101

(гибкое) нормирование. В отличие от существующей жесткой регламентации, этот подход дает эксплуатирующей и проектным организациям достаточную свободу при условии представления органам государственного регулирования доказательств достаточности принятых решений, в том числе с использованием средств моделирования и расчета параметров систем противопожарной защиты.

Для приведения АЭС к современным требованиям подготовлены и реализовываются соответствующие Программы работ. Одним из приоритетов здесь является повышение культуры пожарной безопасности персонала путем проведения различных форм профессиональной подготовки (о культуре безопасности при эксплуатации атомных станций подробно рассказано в разделе 2.2.2 учебно-методического пособия).

Вышеперечисленные результаты позволили создать предпосылки для кардинального изменения состояния с обеспечением пожарной безопасности атомных электростанций.

Сегодня государством ставятся задачи по реализации ускоренного развития атомного энергопромышленного комплекса для обеспечения энергетической безопасности страны.

Поэтому в ближайшей перспективе усилия будут сосредоточены на обеспечение пожарной безопасности мероприятий, принятых федеральной целевой программой Развитие атомного энергопромышленного комплекса России.

Основная цель, которая при этом преследуется - последовательное снижение риска пожаров и уменьшение последствий от них до приемлемого уровня, включая снижение радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду, обеспечение безопасности персонала и минимизация материального ущерба.

Для достижения этой цели в практической области необходимо совместно с эксплуатирующей организацией обеспечить концентрацию ресурсов на следующих приоритетных направлениях:

1.Повышение защиты систем безопасности АЭС для обеспечения их управления при пожаре за счет реализации в полном объеме мероприятий, принятых на основе Анализов влияния.

2.Модернизация физически устаревших средств защиты и применение новых современных технологий, включая адресно-аналоговые системы пожарной сигнализации, огнезащитные покрытия кабельных линий, кабельные проходки, противопожарные двери и др.

3.Обеспечение пожарной безопасности энергоблоков, подлежащих эксплуатации за пределами проектного срока службы, за счет проведения

оценки уровня их противопожарной защиты на основе современных

102

нормативных документов, корректировки Анализов влияния и разработки комплекса мероприятий в период дополнительного срока службы энергоблока.

По результатам выполненных Анализов влияния разрабатываются и согласовываются с МЧС России «Мероприятия по повышению пожарной безопасности энергоблоков». На большинстве энергоблоков эти работы выполняются. Значительное место составляют работы по установке (замене) огнезащитных клапанов и противопожарных дверей.

Главная цель выполнения Анализа влияния - оценить текущий уровень безопасности энергоблока при пожаре, определить возможность перевода блока в безопасное состояние и удержания его в течении, как минимум, 24 часов. Также необходимо проводить анализ пожарной опасности помещений энергоблока и определять пожароуязвимые системы (элементы), важные для безопасности, определить перечень помещений, или групп помещений пожар в которых делает невозможным реализацию хотя бы одной из функций безопасности. На основании этого должно проводиться зонирование и разделение на секторы помещений энергоблока:

для каждого помещения энергоблока производится расчет пожарной нагрузки и расчет продолжительности пожара;

сравнением полученной продолжительности пожара с огнестойкостью противопожарных барьеров на границах помещения определяется возможность распространения пожара на смежные помещения;

где возможно распространение пожара в другое помещение предусматривается установка противопожарных дверей и огнезащитных клапанов в системах вентиляции.

2.3.2. Обеспечение безопасности энергоблоков АЭС

Как говорилось ранее – атомная станция удовлетворяет требованиям пожарной безопасности, если радиационное воздействие на персонал, население

иокружающую среду в случае пожара не приводит к превышению установленных доз облучения персонала и населения, нормативов по выбросам

исбросам, содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде, а также обеспечивается безопасность персонала АС и достигается минимизация материального ущерба.

Основные цели противопожарной защиты АЭС:

защита персонала и населения от превышения установленных доз облучения и нормативов по выбросам и содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде в процессе и после пожара на АЭС;

103

защита оборудования систем останова и расхолаживания реакторной установки от воздействия ОФП и обеспечение выполнения этими системами проектных функций в процессе и после пожара;

защита персонала станции от воздействия ОФП.

Основными критериями обеспечения пожарной безопасности АЭС являются следующие условия, выполнение которых должны обеспечиваться с учетом принципа единичного отказа:

обеспечение безопасного останова реактора и поддержание его безопасности в состоянии останова во время и после пожара;

сведение к минимуму радиоактивных выбросов в окружающую среду при пожаре и обеспечение не превышения выбросов против установленных пределов;

обеспечение безопасности персонала при пожаре.

Пожар при этом должен рассматриваться как исходное событие (зависимый отказ, являющийся следствием другого исходного события), в результате которого возможен выход из строя всего оборудования, расположенного в помещении, где возник пожар, что следует рассматривать как единичный отказ по общей причине по отношению к исходному событию.

Проектный уровень пожарной безопасности должен обеспечивать выполнение общих критериев безопасности АЭС во всех режимах эксплуатации (строительство, работа, консервация), а также при проектных авариях.

Вкачестве объектов защиты должны рассматриваться пожарные зоны зданий и сооружений, выделенные ограждающими конструкциями с регламентированным пределом огнестойкости или безопасными расстояниями.

Противопожарная защита зон, на которые распространяются требования ОПБ 88/97 и ПРБ АС-99 (эти зоны выделяются в отдельный Перечень), должна быть построена преимущественно на принципе локализации пожара, при котором огнестойкость ограждающих конструкций пожарной зоны обеспечит локализацию пожара до полного свободного (без учета воздействия на пожар огнетушащих веществ) выгорания пожарной нагрузки.

Компоновочные решения, как правило, должны исключать размещение в одной пожарной зоне элементов разных каналов безопасности, а также систем (элементов) безопасности и нормальной эксплуатации.

Вслучае если нельзя избежать совместного расположения этих элементов

вобщей пожарной зоне, комплексом противопожарных мер должна быть предусмотрена ликвидация пожара на начальной стадии развития в пределах одного канала систем безопасности.

Всоответствии с принципом эшелонированной защиты для каждой пожарной зоны должны предусматриваться не менее трех барьеров защиты:

104

мероприятия по предотвращению возникновения пожаров, противопожарная защита, организационно-технические мероприятия.

Еще в ходе проектирования должны быть определены требуемые пределы огнестойкости границ пожарных зон, в том числе расчетными методами по специальным полуэмпирическим методикам или с помощью методов математического моделирования с использованием верифицированных расчетных кодов.

Принцип локализации пожара должен применяться в сочетании с использованием активных систем пожаротушения для наиболее пожароопасных помещений.

Обеспечение противопожарной защиты АЭС должно вестись в течение всего жизненного цикла объекта, планирование противопожарной защиты начинается с первых этапов проектирования и продолжается вплоть до снятия АЭС с эксплуатации.

При проектировании АЭС нового поколения используются различные методы обоснования принятых решений по противопожарной защите:

нормативный метод проектирования; методы аналитического обоснования, в том числе расчетные и

экспериментальные методы; метод проверки эффективности систем противопожарной защиты.

По существу применяется гибкое нормирование, основанное на анализе пожарной опасности производственных процессов и оборудования, а также степени их ответственности в обеспечении ядерной и радиационной безопасности АЭС.

Анализ степени пожарной опасности объекта в целом включает в себя: анализы условий эксплуатации АЭС и требований безопасности; изучение особенностей проекта станции; оценку пожарной опасности технологического оборудования и

потенциальной опасности возникновения пожаров; обобщение опыта аналогичных объектов.

В результате анализа производится предварительная оценка пожарной нагрузки помещений, выполняется категорирование помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, устанавливаются помещения, в которых расположены элементы систем безопасности и другие элементы систем безопасного останова и расхолаживания, а так же помещения, в атмосфере которых при авариях возможно появление радиоактивных веществ. По результатам анализа пожарной опасности выполняется пожарное зонирование.

Рассматриваются все помещения (группы помещений) пожаро и взрывопожароопасных категорий, затем из общего их количества определяются

105

зоны, входящие в Перечень зон, на противопожарную защиту которых распространяются требования ОПБ 88/97 и ПРБ АС-99 «Правила радиационной безопасности при эксплуатации атомных станций», то есть зоны, включающие в себя помещения, пожар в которых может привести к невозможности безопасного останова и расхолаживания реакторной установки и/или к нарушению конструктивной целостности барьеров безопасности, предназначенных для удержания радиоактивных веществ и материалов в проектных пределах. Далее пожарные зоны подразделяются по типам:

тип 1 - зона, включающая помещения, в которых обращаются радиоактивные вещества и материалы;

тип 2 - зона, включающая помещения, в которых содержатся системы (элементы) безопасного останова и расхолаживания реакторной установки, локализации и контроля радиоактивных выбросов в окружающую среду, при условии, что в помещении расположены системы (элементы) одного канала резервирования;

тип 3 - то же, при условии, что в помещении расположены системы (элементы) двух или более каналов резервирования;

тип 4 - зона, включающая помещения, смежные с объектами 1, 2, 3 групп, путями эвакуации, а так же с помещениями категорий Г и Д по пожарной опасности, функционально относящимися к группам 1, 2, 3.

Для каждой пожарной зоны определяются требуемые пределы огнестойкости.

Разработка противопожарной защиты для зон 1, 2 и 4 типов, как правило, сводится к решению задачи огнестойкости границ пожарной зоны для недопущения перехода пожара в соседние зоны и, тем самым, потери по общей причине более одного канала систем безопасности. Установки пожаротушения таких помещений выполняются по общепромышленным нормам с учетом особенностей природных воздействий, например сейсмики.

Для зон 3 типа кроме задачи огнестойкости должна быть решена задача ликвидации пожара на начальной стадии развития в пределах одного канала системы безопасности, то есть задача определения безопасного расстояния между элементами различных каналов. Если в зоне не возможно разнесение этих элементов на безопасное расстояние, такая зона должна оснащаться активными системами пожаротушения, к которым предъявляются требования как к обеспечивающим системам безопасности в соответствии с ОПБ 88/97. В этом случае установки пожарной сигнализации и пожаротушения должны быть многоканальными (по числу каналов систем безопасности), независимыми, удовлетворяющими принципу единичного отказа, рассчитанными на

106

выполнение своих функций в условиях экстремальных внешних воздействий (землетрясение, ураган, наводнение и т.п.) и проектных аварий на АЭС.

Решение задачи огнестойкости может выполняться с использованием инженерных методик, расчетно-аналитических обоснований с применением математического моделирования пожара, а при необходимости, и экспериментальным путем.

По результатам зонирования определяется структура противопожарной защиты пожарных зон.

2.3.3. Методы оценки пожарной опасности АЭС, применяемые при анализе влияния пожаров и их последствий на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки

На российских энергоблоках первых поколений риск опасных аварий из-за пожаров увеличивается в результате "старения" оборудования, а также из-за недостаточного физического разделения кабелей систем безопасности и систем нормальной эксплуатации. Известно, что в результате влияния облучения, температурных режимов, эрозии, коррозии и т.п. происходит деградация элементов оборудования. Наиболее подвержены старению и являются инициаторами возгорания (вклад в %): изоляция кабелей - 38 %, насосы первого

ивторого контуров - 12 %, маслопроводы - 24 %, электронное оборудование - 6 %, вентиляционные системы - 3 %. После 20 лет эксплуатации АЭС частота возникновения пожаров начинает увеличиваться.

Учитывая изложенное выше, работы по повышению пожарной безопасности действующих атомных станций и, прежде всего, по анализу пожарной опасности и идентификации уязвимых в пожарном отношении мест следует признать важными и приоритетными. Требования о необходимости проведения оценок и анализов пожарной опасности АЭС включены в большинство российских и международных стандартов в области их пожарной безопасности.

Современные методологии, используемые для обеспечения пожарной безопасности АЭС, предусматривают проведение глубокого и подробного системного анализа схем, систем и компонент энергоблока, оценку дефицитов пожарной безопасности АЭС, выявление пожароуязвимых систем, разработку компенсирующих мероприятий по снижению их пожарной опасности.

Анализ пожарной опасности АЭС и влияния пожаров на возможность безопасного останова реактора в общем случае ставит своей задачей следующие основные цели:

определение систем, элементов и оборудования, важных для безопасности

ипринимающих участие в безопасном останове РУ;

107

анализ возможных сценариев развития пожара и его последствий для оборудования, важного для безопасности;

определение требуемого предела огнестойкости противопожарных преград;

обеспечение защиты от пожаров систем безопасности, систем и оборудования, требующихся для остановки реактора, для отвода остаточного тепла и предотвращения выбросов радиоактивных веществ;

выявление помещений, технологических участков, пожар на которых представляет опасность для систем (элементов), важных для безопасности АЭС; разработка, обоснование и реализация комплекса технических решений и организационных мероприятий по обеспечению их пожарной безопасности и проведение операций по безопасному останову и расхолаживанию реакторной

установки; выявление или обоснование любых отступлений от требований

нормативов.

Пожарная безопасность атомных электростанций должна обеспечиваться тремя составляющими: системой предотвращения пожара, системой противопожарной защиты и организационно-техническими мероприятиями.

Задачами противопожарной защиты АЭС являются:

обеспечение возможности осуществления безопасного останова реакторной установки и ее расхолаживания при возникновении пожара, а также поддержание состояния безопасного останова после ликвидации пожара в течение необходимого периода времени;

защита систем безопасности и систем нормальной эксплуатации АЭС от воздействия ОФП;

защита персонала АЭС от воздействия ОФП; снижение ущерба от пожаров.

В пожарных секциях/зонах, где пожар может представлять угрозу одновременно для нескольких систем безопасности АЭС, системы противопожарной защиты должны отвечать требованиям, предъявляемым к системам, обеспечивающим безопасность станции. Такие системы должны быть многоканальными, независимыми, удовлетворяющими принципу единичного отказа (см. ОПБ-88/97 «Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ПНАЭГ 1-011-97»), Они должны гарантировать предотвращение нарушения функций более чем одного канала безопасности из-за воздействий на них ОФП.

Комплекс противопожарных мероприятий по обеспечению пожарной безопасности АЭС осуществляется на стадии проектирования, в период эксплуатации и на стадии снятия с эксплуатации.

108

В настоящее время используются три подхода к проведению анализа пожарной опасности АЭС и оценки степени влияния пожаров на возможность осуществления безопасного останова энергоблока:

детерминистический подход, базирующийся главным образом на оценках опытными высококвалифицированными специалистами дефицитов пожарной безопасности АЭС, прежде всего, с точки зрения обеспечения сохранения функций безопасности соответствующих систем и компонент АЭС;

количественный подход с использованием вероятностных оценок возможного сценария развития аварий, вызванных воздействием пожара и приводящих к повреждению активной зоны. Вероятностный анализ безопасности АЭС (ВАБ) характеризует комплексную оценку вклада пожаров на АЭС в частоту тяжелого повреждения активной зоны реактора;

комбинация этих двух подходов с целью достижения оптимальных результатов.

Прогнозирующая способность детерминистического анализа зависит от достоверности, полноты и точности данных, предоставленных экспертам, а также от квалификации экспертов.

Поэтому надежность и эффективность детерминистических методов оценки уровня пожарной безопасности сооружений и оборудования АЭС, а также разработанных при таком анализе компенсирующих противопожарных мероприятий в решающей степени зависят от качества выполненной экспертами работы.

Вероятностный подход также имеет недостатки, главный из которых заключается в том, что все исходные данные ВАБ - величины вероятностные, а погрешность их оценки установить сложно. При недостаточной статистике погрешности в предсказаниях ВАБ могут быть весьма значительными

Выполнение ВАБ для пожаров представляет собой достаточно объемную и большую по затратам и времени задачу, включающую, в частности, разработку вероятностной модели, которая описывает поведение энергоблока при возникновении внутренних исходных событий аварий, являющихся следствием пожаров, а также возможных путей его приведения в безопасное состояние. Указанные модели представляют собой деревья отказов систем АЭС и деревья исходных событий аварий (ИС) - логические диаграммы развития аварий. Важной задачей ВАБ является также разработка баз данных по частотам пожаров в помещениях, а также по показателям надежности элементов АЭС.

Очевидно, что наиболее адекватная оценка влияния пожаров на безопасность АЭС может быть получена путем разумного сочетания обоих упомянутых подходов, т.е. при принятии допущений, учитывающих с одной стороны специфические свойства проекта, а с другой - возможные сценарии

109

развития пожара и варианты протекания аварий, зависящие от названных сценариев.

Контрольные вопросы для проверки знаний по разделу 2.3. «Безопасность энергоблоков АЭС при пожаре»

1. Приоритетные направления обеспечения пожарной безопасности атомных электростанций?

2. Основные цели противопожарной защиты АЭС?

3. Типы пожарных зон на АЭС?

4. Решения по противопожарной защите АЭС на этапе проектирования? 5. Оценка пожарной опасности АЭС?

6. Анализ влияния пожаров и их последствий на безопасный останов и расхолаживание энергоблока?

2.4.Особенности пожарной опасности АЭС с реакторами различных типов

имероприятия по предотвращению пожаров

2.4.1. Пожарная опасность АЭС с реакторами типа ВВЭР

2.4.2. Пожарная опасность АЭС с реакторами типа РБМК

2.4.3. Пожарная опасность АЭС с реакторами типа БН 2.4.4. Пожарная опасность АЭС с реакторами типа ЭГП

Уникальность пожарной опасности АЭС определяется двумя факторами: атомной реактор станции является чрезвычайно уязвимым при пожаре

(даже незначительный пожар может привести к неконтролируемому выходу радиоактивных материалов в атмосферу);

контакт с водой для некоторых расщепляющихся материалов может не только усилить горение, но и привести к катастрофическим последствиям.

Проведенные ранее работы по изучению пожаро-взрывоопасности помещений и сооружений АС свидетельствуют о том, что высокая пожарная опасность атомных станций обуславливается:

наличием значительного количества горючих материалов, среди которых водород, трансформаторное масло, турбинное масло, дизельное топливо, мазут, битум, фильтры вентагрегатов, электроизоляция кабелей, электротехническое оборудование (щиты, стойки, приборные шкафы), облицовочные материалы, пластики, эпоксидно-каучуковые наливные полы и др.;

множеством источников зажигания, электроприемников и нагретых поверхностей технологического оборудования;

110