№ 4
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2008
УДК 621.039
© 2008 г. ИПАТОВ П.Л.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЭС
Дана оценка региональной эффективности проектов сооружения АЭС на примере второй очереди Балаковской АЭС. Приведены методические положения и теоретические основы повышения безопасности АЭС управлением запроектны-ми авариями, а также теоретические положения определения системной эффективности и способы повышения коэффициента использования установленной мощности на АЭС с ВВЭР-1000.
Современные условия формирования топливно-энергетического баланса страны определили необходимость новой стратегии развития атомной энергетики страны, ориентированной на ускоренный ввод энергоблоков АЭС нового поколения в Европейской части с достижением ее доли до 20% от суммарной генерирующей мощности, обеспечение эксплуатационной безопасности, повышение конкурентоспособности по сравнению с ТЭС на органическом топливе и достижение баланса экономических и социальных интересов федерального и регионального уровней [1].
Покрытие прироста электрических нагрузок может быть осуществлено за счет: воспроизводства и развития генерирующих мощностей органической энергетики на базе парогазовых технологий с соответствующим ростом годовых объемов потребления природного газа; развития мощностей атомной энергетики в объеме 18 ГВт, в т.ч. до 2016 г.: Ростов - 2; Балаково - 5,6; Нововоронеж - 6,7; Курск -5,6,7,8; Тверь - 4,5; Смоленск - 1,2 (всего 12 ГВт); до 2020 г.: Смоленск - 3,4; Курск - 7,8; Ростов - 3,4 (всего 6 ГВт).
Стратегия развития генерирующих мощностей АЭС в стране может быть реализована только в условиях обеспечения безопасности ядерного топливного цикла, их конкурентоспособности в современном энергетическом рынке и социальной приемлемости на региональном уровне.
Эффективность повышения эксплуатационной безопасности АЭС с ВВЭР-1000 управлением запроектными авариями
Анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации АЭС с аналогичным типом реакторов PWR указывает на необходимость обоснованния повышения готовности энергоблоков этого типа к запроектным и тяжелым авариям, к ликвидации условий для их развития, локализации и смягчению последствий аварий и на целесообразность регламентирования в инструкциях действий оперативного персонала, исходя не из аварийного "события", а из фактического состояния реактора и энергоблока на основе признаков или симптомов, характеризующих это состояние. Это требует разработки и реализации так называемого "живого" или реального вероятностного анализа безопасности на всех этапах жизненного цикла АЭС.
При запроектных авариях (ЗА), когда предусмотренные проектом штатные системы безопасности не в состоянии обеспечить безопасное протекание аварийных про-
цессов, необходимо минимизировать ожидаемый суммарный системный ущерб. Эта цель достигается превентивными мероприятиями технического и организационно-управленческого характера. Среди них повышение надежности охлаждения активной зоны (АЗ) и парогенераторов при полном обесточивании АЭС (технические мероприятия) и симптомно-ориентированные управляющие действия по восстановлению критических функций безопасности (КФБ) (управленческое мероприятие). В основу оценки системной эффективности мероприятий по повышению аварийной готовности АЭС в условиях управления ЗА положен критерий минимизации отношения затрат в
ц ~ потв
реализацию мероприятий Зм и дополнительного интегрального предотвращаемого ущерба лУгод, рассчитываемый как [2]-[6]
„м _ опРив/Л^ - ОпРив/
кэф = 3 м /АУгод = 3 м '
II Уу ^ - II У * К Р*
= 1} = 1 г = 1} = 1
(1)
Индексом (*) отмечены значения величин после реализации мероприятий: частота каждой из п аварий типа г, имеющей вклад Рг (нормирован на 100%) в аварию с плавлением активной зоны (ПАЗ); У у - ожидаемый полный системный ущерб от аварии с ПАЗ по каждому у-му из т слагаемых.
Обоснованы и формализованы все основные затратные составляющие знаменателя формулы (1) - ремонтная, резервная, системная и социальная
АУгод = АЗрем + АЗрез + лзсист + АЗсоц.
Формализация учета социального ущерба при авариях базируется на п. 2.7 НРБ-99 (нормы радиационной безопасности), разработках в России и за рубежом по цене спасения жизни (ЦСЖ), стоимости среднестатистической жизни (ССЖ) и других показателях, предусмотренных нормативными документами, и использует коэффициенты риска, градированные по уровню предела годовой дозы 200 мЗв/г. для персонала и населения. Оценки потенциального риска для случаев тяжелой аварии с ПАЗ показали, что снижение частоты ^ПАЗ на 20% уменьшает составляющую социального риска незначительно - на 12-36 млн. долл./г.* для принятого диапазона коллективной дозы 100300 чел ■ Зв при ^ПАЗ = 10-5 реакт ■ г.-1 на 480-1440 млн. долл./г. при коллективной дозе 400-1200 чел ■ Зв и ^ПАЗ = 10-4 реакт ■ г.-1.
Для оценки интегрального ущерба требуется изучение влияния на него других составляющих. Например, полагается, что в результате аварии с ПАЗ энергоблок переходит в состояние восстановления на срок до полутора-двух лет, или его эксплуатация досрочно прекращается. При этом возникают, кроме ремонтных, дополнительные системные издержки, в компенсирующую выработку на замещаемых электростанциях с более низкой эффективностью при недостаточном резерве мощностей.
Системные затраты состоят из двух слагаемых: потерь у потребителя из-за недополученной при снижении частоты мощности и снижения качества продукции аУуп; перерасхода топлива на всех установках в системе из-за снижения КПД при нерасчетной частоте вращения роторов турбины и механизмов СН. Затраты на ремонтно-восста-новительные работы оценивались с использованием неполной базы данных по тяжелым (запроектным) авариям, имевшим место на АЭС с корпусными водоводяными реакторами. При оценке изменения затрат в потребный резерв в условиях поддержания в системе заданного индекса надежности электроснабжения консервативно принято, что имеющийся резерв недостаточен, функционирует до времени завершения ремонта и повторного пуска блока при сниженной частоте.
Здесь и далее - долл. США.
ДУЕ, ДУу„, тыс. руб./г.
Рис. 1. Уменьшение риска годового ущерба от падения частоты в сети в результате мер по снижению повторяемости аварий с ПАЗ
Результаты расчетов указанных составляющих (рис. 1) показывают, что суммарное снижение риска от проведенных мероприятий составляет 460-600 тыс. руб./г. (в ценах 1991 г.) при достигнутом снижении частоты ПАЗ на (2,0-2,4) ■ 10-5 реакт ■ г.-1 (на примере Балаковской АЭС). Из них наибольшее значение имеет снижение потерь у потребителя аУуи.
Необходимо учитывать, что составляющая полного экономического ущерба аУэк связана с возможными ограничивающими развитие АЭС в России решениями.
Разработаны схемы повышения надежности охлаждения активной зоны, выбраны наилучшие варианты повышения надежности охлаждения парогенераторов применительно к энергоблокам Балаковской АЭС в условиях обесточивания АЭС, проанализированы и учтены результаты исследований по течам из первого контура во второй, определена эффективность применения газотурбинных установок для повышения надежного снабжения собственных нужд АЭС в аварийных режимах [4]. При этом учтены экспериментальные результаты и практика совершенствования противоаварийно-го управления.
Как отмечалось ранее, более эффективен симптомно-ориентированный метод управления ЗА, основной задачей которого является сохранение барьеров распространения активности, предотвращение тяжелого повреждения или расплавления АЗ. Цели управления ЗА сводятся к следующему: обеспечение подкритичности реактора; обеспечение надежного теплоотвода от АЗ; расхолаживание РУ в процессе аварии и после стабилизации параметров в послеаварийном состоянии; обеспечение целостности системы первого контура; обеспечение целостности и герметичности оболочки РУ для сведения к минимуму радиологических последствий и удержания радиоактивных продуктов в установленных границах и количествах; обеспечение работоспособности минимального количества оборудования, необходимого для управления ЗА и необходимого запаса рабочих сред в первом и втором контурах.
Разработан подход к управлению авариями на стадиях предотвращения и смягчения последствий плавления АЗ, приведены и обоснованы основные положения применения симптомно-ориентированного метода управления ЗА, проведено обоснование и анализ процедур по предотвращению и смягчению последствий расплавления АЗ и обоснованы средства измерений и уставок для входа в системно-ориентированные процедуры управления ЗА [5].
Обоснование предпочтительности симптомно-ориентированного метода управления ЗА выполнено логическим сопоставлением недостатков и преимуществ в сравнении с событийным методом. Оперативными экспериментами на полномасштабном
Эффективность мер повышения безопасности при управлении ЗА
Мероприятия
Затраты (Зм) и снижение риска ущерба (АУЕ) в млн руб.
Снижение (реакт. ■ г.)-
1. Соединение электрических секций каналов безопасности энергоблоков
2. Разработка мероприятий по симптомному управлению при авариях
3. Передвижная моторная станция аварийной подачи воды
2,5-3,5 (Зм) 6,8-7,7 (АУЕ) Кэф » 0,41
5,5-7,0 (Зм) 8,8-9,6 (АУЕ)
К
эф
0,68
70-90 (Зм) 4,1-4,8 (АУЕ) * 0,77
Кэ
0,8 ■ 10-
1,0 ■ 10-5
0,5 ■ 10-:
эф
тренажере на примере моделирования аварийной ситуации с режимом "сброс - подпитка" установлено новое значение вероятности ошибки персонала - 1,02 ■ 10-3. С учетом оценки чувствительности и вклада этого фактора частота повреждения АЗ снижается от 8,3 ■ 10-5 до 7,3 ■ 10-5 реакт./г. или на ~20%.
При расчете предотвращаемого ущерба необходимо оценивать возможные финансовые последствия тяжелых аварий, связанных с различными запретительными реакциями властей (полный или частичный мораторий, строгие ограничения, без ограничений) на дальнейшее после аварии развитие атомной энергетики. Подобный подход поднимает оценку эффективности мер повышения безопасности, противоаварийной готовности российских АЭС с ВВЭР-1000. За счет мероприятий, реализованных на Бала-
ковской АЭС, расчетное значение ^ПдЗ сниже
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.